EP3962636A1 - Injektordüse, mischanordnung und anwendung der injektordüse - Google Patents

Injektordüse, mischanordnung und anwendung der injektordüse

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EP3962636A1
EP3962636A1 EP20713538.5A EP20713538A EP3962636A1 EP 3962636 A1 EP3962636 A1 EP 3962636A1 EP 20713538 A EP20713538 A EP 20713538A EP 3962636 A1 EP3962636 A1 EP 3962636A1
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EP
European Patent Office
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closure body
fluid
nozzle opening
nozzle
injector nozzle
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Application number
EP20713538.5A
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English (en)
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EP3962636B1 (de
Inventor
Hermann Post
Markus Suschatz
Felix WIEDEMANN
Stephan WAHRENBURG
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3962636A1 publication Critical patent/EP3962636A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3962636B1 publication Critical patent/EP3962636B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D21F1/0018—Devices for dispensing fibres in a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
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    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
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    • B05B1/3073—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a deflector acting as a valve in co-operation with the outlet orifice
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water

Definitions

  • the invention relates to an injector nozzle for injecting a first fluid into a mixing zone through which a second fluid flows, with at least one nozzle opening, the cross section of which can be changed by means of a position-variable closure body.
  • the invention also relates to a mixing arrangement with an injector nozzle with at least one nozzle opening and the use of the injector nozzle and the mixing arrangement.
  • Such nozzles are i.a. Used in the stock preparation of a paper mill to reduce or increase the consistency of the pulp suspensions or to add a chemical additive to the pulp suspension.
  • a mixing device for paper fiber suspensions is known from US 2002/0166645 A1, in particular for use in the feed line to the headbox. It is provided with an inner tube for one component and an outer tube for another component. The inner tube ends inside the outer one, so that mixing can take place downstream. This is supported by complex, wave-shaped fittings.
  • a small percentage of pulp and / or additive has to be introduced uniformly and simultaneously into the entire pulp suspension.
  • different grammages are often produced from one production line, which result in different stock densities at the headbox.
  • the object of the invention is therefore to ensure the most trouble-free injection possible and the most intensive possible mixing of the fluids with relatively simple means.
  • the object was achieved in that the closure body is located on the side of the nozzle opening facing the mixing zone.
  • the size of the flow cross section of the nozzle opening and thus also the jet speed and the pressure loss in the first fluid can be adjusted via the position of the closure body. Since the closure body is located on the side of the nozzle opening facing the mixing zone, the risk of clogging by fibers or contaminants is considerably reduced.
  • the closure body is moved away from the nozzle opening, i.e. moved towards the mixing zone.
  • the closure body is moved towards the nozzle opening or even into the nozzle opening.
  • the closure body In order to make this cross-sectional change and the change in position of the closure body as simple as possible, the closure body should be arranged concentrically to the nozzle opening and / or be displaceable via a closure body axis guided through the nozzle opening.
  • the cross section through which the flow can pass between the nozzle opening and the closure body should vary in its width around the nozzle opening. This means that the effective range of the injection also varies.
  • cross section between the nozzle opening and the closure body is formed at least essentially, preferably exclusively by several channels and each channel of the cross section has a separate closure body wing, preferably detachably connected to a closure body axis of the closure body assigned.
  • the cross section of the respective channel through which the flow can flow can be changed and closed via the closure body wings.
  • closure body vanes in particular are subject to high wear, the releasable connection with the closure body axis enables them to be exchanged and thus a significant increase in the service life of the injector nozzle.
  • the channels must be as large as possible, but as small as possible to ensure the highest possible injection speed. Even taking into account that the effective cross section of the channels can be easily adjusted, the channels should therefore be designed in the form of slits and preferably have a width between 30 and 60 mm.
  • the closure body in particular the closure body wings, should have a concave or convex shape on the side facing the nozzle opening in the flow direction of the first fluid.
  • the side of the closure body facing the nozzle opening in particular the closure body wing, forms an angle between 30 and 75 ° with a closure body axis guided out of the nozzle opening.
  • the side of the closure body facing the nozzle opening in particular the closure body wing, have flow profiles for influencing the flow of the first fluid.
  • the closure body in particular the closure body wings, should be detachably attached to the closure body axis, in particular also be hollow.
  • the closure body is advantageously at least partially, in particular its closure body wings, completely applied in layers from a liquid, pasty or solid material and thereby subjected to a physical or chemical hardening or melting process. This enables the construction to be carried out in a way that saves weight and material.
  • the injector nozzle should advantageously be oriented at least essentially in the direction of flow of the second fluid and the mixing zone should preferably be formed by a mixing tube through which the second fluid flows.
  • a preferred application results when the first fluid is formed by a fiber suspension, the fiber density of which is preferably between 2.5 and 4.5% and / or the second fluid is formed by water or a fiber suspension with a low fiber density.
  • the mixing quality can also be guaranteed over a wide production range.
  • FIG. 1 a schematic cross section through a mixing arrangement
  • FIG. 2 a view of the injector nozzle 3
  • Figure 3 a schematic cross section through an injector nozzle 3 and
  • FIG. 4 a side view of another injector nozzle 3.
  • An important application of the invention is the provision and conditioning of material flows in the constant part upstream of a headbox of a paper machine.
  • the mixing device shown in FIG. 1 in the form of a mixing tube is supplied as a main flow (second fluid 2) with a diluting liquid, for example white water, via an inlet.
  • a pipe bend which has a curvature of at least 45 °, in particular approx. 90 °, adjoins the inlet in the direction of flow of the dilution liquid.
  • first fluid 1 is fed into the dilution liquid via another inlet with an injector nozzle 3, the consistency of which is in a range between 2 and 6%, in particular between 2.5 and 4.5%.
  • the mixing zone 4 following the merging of the two fluids 1, 2 lies in the straight pipe section following the pipe bend and can also have a static mixer (not shown here) to improve the mixing.
  • the main flow (second fluid 2) can also be accelerated by reducing the cross section in the area of the injector nozzle 3 for better mixing.
  • the high-consistency pulp suspension (first fluid 1) is fed in at a flow rate that is between 5 and 15 m / s and is higher than the flow rate of the dilution liquid (fluid 2).
  • first fluid 1 reaches the center of the flow of the dilution liquid (second fluid 2) as possible, the injector nozzle 3 protrudes relatively far beyond the inner wall of the pipe bend.
  • the injector nozzle 3 arranged in the center of the straight pipe section of the mixing zone 4 is aligned in the flow direction of the second fluid 2.
  • the fiber suspension can be fed through a pipeline to a headbox of a machine for producing a fiber web, in particular a paper web.
  • the injector nozzle 3 for injecting the first fluid 1 into the mixing zone 4 through which the second fluid 2 flows has a nozzle opening 5, the cross section of which can be changed via a position-adjustable closure body 6.
  • the closure body 6 is located on the side of the nozzle opening 5 facing the mixing zone 4.
  • the closure body 6 is moved away from the nozzle opening in the direction of flow of the fluid 1.
  • a movement of the closure body 6 against the direction of flow of the fluid 1 towards the nozzle opening 5 leads to a reduction in size of the effective nozzle opening 5 and, at the end, to its closure.
  • the closure body 6 is arranged concentrically to the nozzle opening 5 and is displaceable via a closure body axis 7 guided out of the pipe bend through the nozzle opening 5.
  • the closure body 6 following the nozzle opening 5 proves to be advantageous for avoiding clogging due to the high fiber content.
  • the cross section between the nozzle opening 5 and the closure body 6, as can be seen in FIG. 2, is formed by several slot-shaped channels 8 running radially from the closure body axis 7 .
  • the number of channels 8 is between 2 and 10, preferably between 4 and 8, and the slot width between 30 and 60 mm.
  • each channel 8 is assigned a separate locking body wing 9 that is detachably connected to the locking body axis 7 of the locking body 6.
  • closure body 6 which project at least partially into the mixing zone 4 when the injector nozzle 3 is opened, i.e. the closure body wing 9 and the closure body axis 7 also lead to turbulence and thus support the mixing of the fluids 1, 2.
  • the side of the closure body 6 facing the nozzle opening 5, i.e. the closure body wing 9, as can be seen in FIG. 3, forms an angle between 30 and 75 ° with the closure body axis 7 guided out of the nozzle opening 5.
  • the closure body wings 9, as indicated, can have a concave or convex shape on the side facing the nozzle opening 5 in the flow direction of the first fluid 1.
  • Flow profiles for influencing the flow of the first fluid 1, such as notches, barriers, etc., can also be arranged on this side of the closure body wings 9.
  • the disruptive bodies 11 are attached to the housing 10 of the injector nozzle 3 or, as can be seen in FIG. 4, even part of the housing 10.
  • each disruptive body 11 here comprises a part of the nozzle opening 5. Accordingly, in the solution according to FIG Mixing zone 4.
  • the housing 10 of the injector nozzle 3 as well as the closure body 6 can at least partially consist of metal or plastic, in particular fiber-reinforced plastic.
  • a dished bottom profile, in which slots for the channels 8 are milled, is also particularly suitable as the housing 10.
  • closure body wings 9 are detachably attached to the closure body axis 7 and are hollow.
  • closure body wings 9 are applied completely in layers from a liquid, pasty or solid material and are subjected to a physical or chemical hardening or melting process.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Injektordüse (3) zum Eindüsen eines ersten Fluids (1) in eine, von einem zweiten Fluid (2) durchströmte Mischzone (4) mit wenigstens einer Düsenöffnung (5), deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper (6) änderbar ist. Dabei soll die Vermischung der Fluide (1, 2) dadurch verbessert werden, dass sich der Verschlusskörper (6) auf der zur Mischzone (4) weisenden Seite der Düsenöffnung (5) befindet.

Description

INJEKTORDÜSE, MISCHANORDNUNG UND ANWENDUNG DER INJEKTORDÜSE
Die Erfindung betrifft eine Injektordüse zum Eindüsen eines ersten Fluids in eine, von einem zweiten Fluid durchströmte Mischzone mit wenigstens einer Düsenöffnung, deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper änderbar ist.
Die Erfindung betrifft ebenso eine Mischanordnung mit einer Injektordüse mit wenigstens einer Düsenöffnung sowie die Anwendung der Injektordüse und der Mischanordnung.
Derartige Düsen werden u.a. in der Stoffaufbereitung einer Papierfabrik eingesetzt um die Stoffdichte der Faserstoffsuspensionen zu reduzieren, zu erhöhen oder um der Faserstoffsuspension ein chemisches Additiv zuzuführen.
Bekanntlich wird bei solchen Anlagen eine bestimmte Konsistenz der behandelten Faserstoffsuspension eingestellt. In den Fällen, in denen eine Absenkung der Konsistenz durchgeführt werden soll, wird einer dickeren Faserstoffsuspension eine Verdünnungsflüssigkeit, z.B. Rückwasser, zugemischt.
Zur Bildung einer niedrigkonsistenten Faserstoffsuspension ist es aber ebenso möglich, dass Verdünnungswasser oder einer Faserstoffsuspension mit sehr niedriger Konsistenz eine hochkonsistente Faserstoffsuspension zugemischt wird.
Aus der US 2002/0166645 A1 ist eine Mischvorrichtung für Papierfasersuspensionen bekannt, insbesondere zur Verwendung in der Zuleitung zum Stoffauflauf. Sie ist versehen mit einem inneren Rohr für die eine Komponente und einem äußeren Rohr für eine andere Komponente. Dabei endet das innere Rohr innerhalb des äußeren, so dass stromabwärts die Vermischung erfolgen kann. Diese wird unterstützt durch aufwändige wellenförmige Einbauten.
Die DE 699 15 737 T2 beschreibt ein Verfahren für den Konstanten Teil, das zum Mischen von mehreren Suspensionen mit unterschiedlichen Eigenschaften dient und bei dem ein Mischrohr verwendet wird. In diesem Mischrohr wird als Flauptströmung ein großer Anteil des Siebwassers einer Papiermaschine geführt. Um eine für den Stoffauflauf dieser Papiermaschine geeigneten Faserstoff zu bilden, werden in das Mischrohr weitere Suspensionsströme eingemischt. Diese sind z.B. der aus der Stoffaufbereitung kommende Frischstoff, also eine homogene störstofffreie Faserstoffsuspension. In dieser Publikation wird empfohlen, die der Flauptströmung zugegebenen zusätzlichen Suspensionen in einem Geschwindigkeitsverhältnis zuzugeben, das einem Wert zwischen 3 und 15 entspricht. Bei diesem Stand der Technik werden also die Treibstrahlen mit Suspensionen von relativ hoher Konsistenz gebildet.
Beim Zuführen eines Fluids in eine strömende Faserstoffsuspension stellt sich grundsätzlich das Problem einer möglichst guten Durchmischung. Dies gilt insbesondere für das Einmischen einer, ein chemisches Additiv enthaltenden Flüssigkeit in eine durch ein Rohr strömende Faserstoffsuspension.
Dabei muss nämlich eine prozentual kleine Faserstoff- und/oder Additivmenge gleichmäßig und gleichzeitig in die gesamte Faserstoffsuspension eingebracht werden. Außerdem werden bei der Karton- und Verpackungspapierherstellung oft aus einer Produktionslinie unterschiedliche Flächengewichte produziert, die unterschiedliche Stoffdichten am Stoffauflauf bedingen.
Eine in der DE10317865 beschriebene Dosierlanze kann dies noch nicht vollständig befriedigen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst störungsfreie Eindüsung sowie eine möglichst intensive Vermischung der Fluide mit relativ einfachen Mitteln zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich der Verschlusskörper auf der zur Mischzone weisenden Seite der Düsenöffnung befindet.
Über die Lage des Verschlusskörpers lassen sich die Größe des durchströmbaren Querschnitts der Düsenöffnung und damit auch die Strahlgeschwindigkeit sowie der Druckverlust beim ersten Fluid einstellen. Da sich der Verschlusskörper dabei auf der zur Mischzone weisenden Seite der Düsenöffnung befindet, vermindert sich die Gefahr einer Verstopfung durch Fasern oder Störstoffe erheblich.
Soll der durchström bare Querschnitt der Düsenöffnung vergrößert werden, so wird der Verschlusskörper von der Düsenöffnung weg, d.h. in Richtung Mischzone bewegt.
Für eine Verkleinerung des durchström baren Querschnitts der Düsenöffnung wird der Verschlusskörper zur Düsenöffnung hin oder sogar in die Düsenöffnung hinein verschoben.
Um diese Querschnittsänderung sowie die Lageveränderung des Verschlusskörpers möglichst einfach zu gestalten, sollte der Verschlusskörper konzentrisch zur Düsenöffnung angeordnet und/oder über eine durch die Düsenöffnung geführte Verschlusskörper-Achse verschiebbar sein.
Im Interesse einer verbesserten Vermischung der Fluide in der Mischzone sollte der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung und Verschlusskörper in seiner Breite um die Düsenöffnung herum variieren. Damit variiert auch der Wirkbereich der Eindüsung.
Dabei hat es sich als besonders wirksam erwiesen, wenn der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung und Verschlusskörper zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich von mehreren Kanälen gebildet wird und jedem Kanal des durchströmbaren Querschnitts ein separater, vorzugsweise lösbar mit einer Verschlusskörper-Achse des Verschlusskörpers verbundener Verschlusskörper-Flügel zugeordnet ist.
Über die Verschlusskörper-Flügel lässt sich der durchströmbare Querschnitt des jeweiligen Kanals verändern und schließen.
Da insbesondere die Verschlusskörper-Flügel einem hohen Verschleiß unterliegen, kann über die lösbare Verbindung mit der Verschlusskörper-Achse ihr Austausch und damit eine wesentliche Verlängerung der Einsatzdauer der Injektordüse ermöglicht werden.
Die Kanäle müssen wegen der Fasern und der damit verbundenen Verstopfungsgefahr möglichst groß, aber zur Gewährleistung einer möglichst hohen Eindüsgeschwindigkeit möglichst klein sein. Auch unter Berücksichtigung einer einfachen Regulierbarkeit des wirksamen Querschnitts der Kanäle sollten die Kanäle daher schlitzförmig ausgebildet sein und vorzugsweise eine Breite zwischen 30 und 60 mm haben.
Zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids, insbesondere zur Beschleunigung sollte der Verschlusskörper, insbesondere die Verschlusskörper-Flügel auf der zur Düsenöffnung weisenden Seite in Strömungsrichtung des ersten Fluids eine konkave oder konvexe Form haben.
Für eine verbesserte Vermischung mit dem zweiten Fluid ist es vorteilhaft, wenn die zur Düsenöffnung weisenden Seite des Verschlusskörpers, insbesondere der Verschlusskörper-Flügel mit einer aus der Düsenöffnung geführten Verschlusskörper- Achse einen Winkel zwischen 30 und 75° bilden.
Darüber hinaus kann es hierzu ebenso von Vorteil sein, dass die zur Düsenöffnung weisenden Seite des Verschlusskörpers, insbesondere der Verschlusskörper-Flügel Strömungsprofile zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids aufweisen.
Im Interesse einer verbesserten Handhabbarkeit bei einem eventuellen Austausch sollte der Verschlusskörper, insbesondere die Verschlusskörper-Flügel lösbar auf der Verschlusskörper-Achse angebracht, insbesondere auch hohl ausgebildet sein.
Dies wiederum erleichtert ihre Herstellung.
Mit Vorteil wird der Verschlusskörper zumindest teilweise, insbesondere seine Verschlusskörper-Flügel vollständig schichtweise aus einem flüssigen, pastösen oder festen Werkstoff aufgetragen und dabei einem physikalischen oder chemischen Härtungs- oder Schmelzprozess unterzogen. Dies ermöglicht eine gewichts- und materialsparende Ausführung der Konstruktion.
Hinsichtlich der Mischanordnung ist wesentlich, dass in Strömungsrichtung vor der Mischzone Störkörper mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht in die Strömung des zweiten Fluids eintauchen. Hierdurch kommt es zur Bildung von Turbulenzen in der Strömung des zweiten Fluids, was die Vermischung beider Fluide in der Mischzone fördert.
Besonders einfach und effizient ist dies, wenn die Störkörper am Gehäuse der Injektordüse befestigt sind und dabei wenigstens ein Störkörper einen Teil der Düsenöffnung, insbesondere einen Kanal umfasst. Mit Vorteil sollte die Injektordüse zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung des zweiten Fluids ausgerichtet sein und die Mischzone vorzugsweise von einem, vom zweiten Fluid durchströmten Mischrohr gebildet werden.
Eine bevorzugte Anwendung ergibt sich, wenn das erste Fluid von einer Faserstoffsuspension gebildet wird, deren Faserstoffdichte vorzugsweise zwischen 2,5 und 4,5% liegt und/oder das zweite Fluid von Wasser oder einer Faserstoffsuspension geringer Faserstoffdichte gebildet wird.
Im Ergebnis kann so auch die Mischgüte über einen weiten Produktionsbereich gewährleistet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch eine Mischanordnung;
Figur 2: eine Ansicht der Injektordüse 3;
Figur 3: einen schematischen Querschnitt durch eine Injektordüse 3 und
Figur 4: eine Seitenansicht einer anderen Injektordüse 3.
Eine wichtige Anwendung der Erfindung ist die Bereitstellung und Konditionierung von Stoffströmen im Konstantteil vor einem Stoffauflauf einer Papiermaschine.
Der in Figur 1 dargestellten Mischvorrichtung in Form eines Mischrohres, wird als Flauptströmung (zweites Fluid 2) eine Verdünnungsflüssigkeit, beispielsweise Siebwasser über einen Zulauf zugeführt. An den Zulauf schließt sich in Strömungsrichtung der Verdünnungsflüssigkeit ein Rohrbogen an, welcher eine Krümmung von mindestens 45°, insbesondere ca. 90° aufweist.
Im Bereich dieses Rohrbogens wird über einen anderen Zulauf mit einer Injektordüse 3 eine hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1 ) in die Verdünnungsflüssigkeit zugeführt, deren Konsistenz in einem Bereich zwischen 2 und 6 %, insbesondere zwischen 2,5 und 4,5% liegt.
Die dem Zusammenführen der beiden Fluide 1 ,2 nachfolgende Mischzone 4 liegt in dem auf den Rohrbogen folgenden geraden Rohrstück und kann zur Verbesserung der Durchmischung noch einen hier nicht dargestellten statischen Mischer besitzen. Darüber hinaus kann der Hauptstrom (zweites Fluid 2) auch über eine Querschnittsverminderung im Bereich der Injektordüse 3 zur besseren Mischung beschleunigt werden.
Dabei wird die hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1 ) mit einer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, die zwischen 5 und 15 m/s liegt und höher als die Strömungsgeschwindigkeit der Verdünnungsflüssigkeit (Fluid 2) ist.
Damit die hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1 ) möglichst in das Zentrum des Stromes der Verdünnungsflüssigkeit (zweites Fluid 2) gelangt, ragt die Injektordüse 3 relativ weit über die Innenwand des Rohrbogens hinaus. Dabei ist die mittig im geraden Rohrstück der Mischzone 4 angeordnete Injektordüse 3 in Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2 ausgerichtet.
Nach der Vermischung kann die Faserstoffsuspension durch eine Rohrleitung zu einem Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn geführt werden.
Die Injektordüse 3 zum Eindüsen des ersten Fluids 1 in die, von dem zweiten Fluid 2 durchströmte Mischzone 4 besitzt eine Düsenöffnung 5, deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper 6 änderbar ist.
Gemäß den Figuren 2 und 3 befindet sich der Verschlusskörper 6 dabei auf der zur Mischzone 4 weisenden Seite der Düsenöffnung 5.
Zur Vergrößerung des durchström baren Querschnitts der Düsenöffnung 5 wird der Verschlusskörper 6 in Strömungsrichtung des Fluids 1 von der Düsenöffnung weg bewegt.
Eine Bewegung des Verschlusskörpers 6 entgegen der Strömungsrichtung des Fluids 1 zur Düsenöffnung 5 hin führt zu einer Verkleinerung der wirksamen Düsenöffnung 5 und am Ende zu deren Verschluss.
Hierzu ist der Verschlusskörper 6 konzentrisch zur Düsenöffnung 5 angeordnet und über eine durch die Düsenöffnung 5 aus dem Rohrbogen herausgeführte Verschlusskörper-Achse 7 verschiebbar. Der nach der Düsenöffnung 5 folgende Verschlusskörper 6 erweist sich zur Vermeidung von Verstopfungen infolge des hohen Faseranteils als vorteilhaft.
Um die Vermischung der beiden Fluide 1 ,2 in der Mischzone 4 zu fördern, wird der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung 5 und Verschlusskörper 6, wie in Figur 2 zu erkennen, von mehreren, von der Verschlusskörper-Achse 7 radial verlaufenden, schlitzförmigen Kanälen 8 gebildet.
Die Anzahl der Kanäle 8 liegt dabei zwischen 2 und 10, bevorzugt zwischen 4 und 8 und die Schlitzbreite zwischen 30 und 60 mm.
Zur Veränderung des durchström baren Querschnitts dieser Kanäle 8 ist jedem Kanal 8 ein separater, lösbar mit der Verschlusskörper-Achse 7 des Verschlusskörpers 6 verbundener Verschlusskörper-Flügel 9 zugeordnet.
Die bei Öffnung der Injektordüse 3 zumindest teilweise in die Mischzone 4 hineinragenden Teile des Verschlusskörpers 6, d.h. der Verschlusskörper-Flügel 9 sowie der Verschlusskörper-Achse 7 führen zusätzlich zur Verwirbelung und unterstützen so die Vermischung der Fluide 1 ,2.
Um dem Fluid 1 bei seiner Eindüsung zur Intensivierung der Vermischung eine Richtungskomponente quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2 zu geben, bildet die zur Düsenöffnung 5 weisende Seite des Verschlusskörpers 6, d.h. der Verschlusskörper-Flügel 9, wie in Figur 3 zu sehen, mit der aus der Düsenöffnung 5 geführten Verschlusskörper-Achse 7 einen Winkel zwischen 30 und 75°.
Zur Beschleunigung des einzudüsenden ersten Fluids 1 , können die Verschlusskörper- Flügel 9, wie angedeutet, auf der zur Düsenöffnung 5 weisenden Seite in Strömungsrichtung des ersten Fluids 1 eine konkave oder konvexe Form aufweisen. Auch Strömungsprofile zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids 1 , wie Kerben, Barrieren usw. können auf dieser Seite der Verschlusskörper-Flügel 9 angeordnet werden.
Zwecks Bildung von Turbulenzen im Strom des zweiten Fluids 2 sind bei Figur 4 in Strömungsrichtung vor der Mischzone 4 mehrere Störkörper 11 vorhanden, die (quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2) in die Strömung des zweiten Fluids 2 eintauchen. Diese Turbulenzen verbessern die Durchmischung beider Fluide 1 ,2 in der nachfolgenden Mischzone 4 erheblich.
Im Interesse einer einfachen, aber wirkungsvollen Konstruktion sind die Störkörper 11 am Gehäuse 10 der Injektordüse 3 befestigt, oder wie in Figur 4 zu sehen, sogar Teil des Gehäuses 10.
Um dabei mit den Störkörpern 11 möglichst nah an die Düsenöffnung 5 und damit auch an die Mischzone 4 heranzukommen, umfasst hier jeder Störkörper 11 einen Teil der Düsenöffnung 5. Dementsprechend mündet bei der Lösung gemäß Figur 4 aus jedem Störkörper 11 je ein Kanal 8 in die Mischzone 4.
Das Gehäuse 10 der Injektordüse 3 wie auch der Verschlusskörper 6 können zumindest teilweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff bestehen. Als Gehäuse 10 eignet sich insbesondere auch ein Klöpperbodenprofil, in welches Schlitze für die Kanäle 8 eingefräst werden.
Zur Erleichterung der Montage und damit auch eines Austausches der Verschlusskörper-Flügel 9 im Falle ihres Verschleißes sind diese lösbar auf der Verschlusskörper-Achse 7 angebracht und hohl ausgebildet.
Dies wiederum ermöglicht eine vereinfachte Herstellung, indem die Verschlusskörper- Flügel 9 vollständig schichtweise aus einem flüssigen, pastösen oder festen Werkstoff aufgetragen und dabei einem physikalischen oder chemischen Härtungs- oder Schmelzprozess unterzogen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Injektordüse (3) zum Eindüsen eines ersten Fluids (1 ) in eine, von einem zweiten Fluid (2) durchströmte Mischzone (4) mit wenigstens einer Düsenöffnung (5), deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper (6) änderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Verschlusskörper (6) auf der zur Mischzone (4) weisenden Seite der Düsenöffnung (5) befindet.
2. Injektordüse (3) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschlusskörper (6) konzentrisch zur Düsenöffnung (5) angeordnet ist.
3. Injektordüse (3) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschlusskörper (6) über eine durch die Düsenöffnung (5) geführte Verschlusskörper-Achse (7) verschiebbar ist.
4. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der durchström bare Querschnitt zwischen Düsenöffnung (5) und Verschlusskörper (6) in seiner Breite um die Düsenöffnung (5) herum variiert.
5. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der durchström bare Querschnitt zwischen Düsenöffnung (5) und Verschlusskörper (6) zumindest im Wesentlichen von mehreren Kanälen (8) gebildet wird.
6. Injektordüse (3) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedem Kanal (8) des durchström baren Querschnitts ein separater, vorzugsweise lösbar mit einer Verschlusskörper-Achse (7) des Verschlusskörpers (6) verbundener Verschlusskörper-Flügel (9) zugeordnet ist.
7. Injektordüse (3) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (8) schlitzförmig ausgebildet sind und vorzugsweise eine Breite zwischen 30 und 60 mm haben.
8. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschlusskörper (6), insbesondere die Verschlusskörper-Flügel (9) auf der zur Düsenöffnung (5) weisenden Seite eine konkave oder konvexe Form haben.
9. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zur Düsenöffnung (5) weisende Seite des Verschlusskörpers (6), insbesondere der Verschlusskörper-Flügel (9) mit einer aus der Düsenöffnung (5) geführten Verschlusskörper-Achse (7) einen Winkel zwischen 30 und 75° bilden.
10. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zur Düsenöffnung (5) weisende Seite des Verschlusskörpers (6), insbesondere der Verschlusskörper-Flügel (9) Strömungsprofile zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids (1 ) aufweisen.
11. Injektordüse (3) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschlusskörper (6), insbesondere die Verschlusskörper-Flügel (9) hohl ausgebildet sind.
12. Mischanordnung mit einer Injektordüse (3) zum Eindüsen eines ersten Fluids (1 ) in eine, von einem zweiten Fluid (2) durchströmte Mischzone (4) mit wenigstens einer Düsenöffnung (5), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Strömungsrichtung vor der Mischzone (4) Störkörper (11 ) in die Strömung des zweiten Fluids (2) eintauchen.
13. Mischanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkörper (11 ) am Gehäuse (10) der Injektordüse (3) befestigt sind.
14. Mischanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Störkörper (11 ) einen Teil der Düsenöffnung (5), insbesondere einen
Kanal (8) umfasst.
15. Mischanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektordüse (3) zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung des zweiten Fluids (2) ausgerichtet ist und die Mischzone (4) vorzugsweise von einem, vom zweiten Fluid (2) durchströmten Mischrohr gebildet wird.
16. Anwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Fluid (1 ) von einer Faserstoffsuspension gebildet wird, deren Faserstoffdichte vorzugsweise zwischen 2,5 und 4,5% liegt und/oder das zweite Fluid (2) von Wasser oder einer Faserstoffsuspension geringerer Faserstoffdichte gebildet wird.
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