JP2013538682A - 第１の流体を第２の流体の流路中に混入する装置及び方法並びにかかる装置の使用 - Google Patents

Abstract

第１の流体を第２の流体の流路（４４）中に混入する装置であって、この装置は、チャンバ（１２）を有し、チャンバは、流路を包囲し、チャンバは、第２の流体を受け入れる第１の入口（１３）と、第１の入口（１３）の下流側に配置されていて、第１の流体を受け入れる第２の入口（１５）と、第２の入口（１５）の下流側に配置されていて、第１の流体と第２の流体の混合物を排出する出口とを有し、流路（４４）は、第１の入口から出口まで延び、第２の入口は、流路中に開口し、この装置は、スロットル本体（２９）を有し、スロットル本体は、流路の流れ面積を制御するようチャンバ内に回動可能に配置され、この装置は、流れ面積の制御のためにスロットル本体を回動させる回動手段（５０，５１）を有する。本発明によれば、回動手段は、第２の入口のところの第２の流体の流速を所定の範囲内に維持するために流れ面積が第２の流体の流量の減少につれて減少し、第２の流体の流量の増加につれて増加するようスロットル本体を回動させるようになっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、第１の流体を第２の流体の流路中に混入する装置であって、装置は、
‐チャンバを有し、チャンバは、流路を包囲し、チャンバは、第２の流体を受け入れる第１の入口と、第１の入口の下流側に配置されていて、第１の流体を受け入れる第２の入口と、第２の入口の下流側に配置されていて、第１の流体と第２の流体の混合物を排出する出口とを有し、流路は、第１の入口から出口まで延び、第２の入口は、流路中に開口し、
‐スロットル本体を有し、スロットル本体は、流路の流れ面積を制御するようチャンバ内に回動可能に配置され、
‐流れ面積の制御のためにスロットル本体を回動させる回動手段を有する形式の装置に関する。

本発明は又、第１の流体を第２の流体の流路中に混入する方法であって、
‐第２の流体が第１の入口から出口までチャンバ中を流れるようにするステップを有し、チャンバは、流路を包囲しており、
‐第１の流体をチャンバの第２の入口を経て第２の流体の流路に供給するステップを有し、第２の入口は、第１の入口の下流側に且つ出口の上流側に配置されており、
‐回動手段が流路中に配置されたスロットル本体を回動させて流路の流れ面積を制御するステップとを有する形式の方法に関する。

本発明は又、かかる装置の使用に関する。

本明細書で用いられる「流体」という用語は、気体、液体、水蒸気又はこれらの混合物を意味している。本明細書で用いられる流体という用語は又、固体粒子と液体又は気体の混合物から成る系を含むようになっており、混合物は、流体のような特性を有する。かかる系の一例は、懸濁液、例えば、セルロース系パルプ懸濁液である。

本明細書で用いられる表現としての「第１の流体を第２の流体の流路中に混入又は導入する」という表現は、混合用流体とも呼ばれる第１の流体の第２の流体の流路中への注入、混入、分散又は他の混合を意味している。

業界プロセスにおいて、流体を互いに混合することは珍しいことではない。例えば、製紙業界において、プロセス化学薬品、例えば、酸素ガス、二酸化塩素又はオゾンをパルプ懸濁液の流れ中に導入することは珍しいことではない。また、この業界では、水蒸気をパルプ懸濁液の加熱目的でパルプ懸濁液の流れ中に導入することが慣例である。

第１の流体を第２の流体の流路中に導入する場合、できるだけ有効且つ一様な第１の流体の混入又は分散状態を得ることが一般に常に望ましい。

第１の流体を第２の流体の流路中に導入する多くの装置が従来公知である。

スウェーデン国特許第４６８，３４１（Ｃ）号明細書は、流体、例えばオゾン、酸素及び塩素の形態をした気体及び種々の作用物質、例えば二酸化塩素を含む液体をセルロース系繊維材料の懸濁液の流路中に混入する装置を開示している。この装置は、漏斗形の部品及びこの漏斗形部品内に配置された円錐形の可動部品を有する。漏斗形部品と円錐形部品との間には、繊維懸濁液を通す調節可能な隙間が設けられ、この隙間には流体も又供給される。この装置は、隙間の流れ面積を制御するよう円錐形部品を変位させる空気圧シリンダを有する。制御装置が隙間の上流側及び下流側でパルプ懸濁液の圧力を連続的に測定し、記録した圧力差を所定の設定値と比較し、シリンダを介して隙間の流れ面積を制御して所定の設定値が維持されるようにする。

スウェーデン国特許第５０２，３９３号明細書は、第１の流体、例えば水蒸気、酸素、オゾン又は二酸化塩素を第２の流体、例えばパルプ懸濁液の流路中に混入する別の装置を開示している。この装置は、第２の流体のための流れチャンバを有する。二重楔形絞り部材がこのチャンバ内に配置されており、その結果、第２の流体のための隙間がチャンバの内壁と楔部材との間に形成され、この隙間には第１の流体も又供給される。隙間の幅及びかくして装置を通る流量も制御するシリンダにより絞り部材を作動させることができる。圧力検出センサが装置前後の圧力差を測定するために装置の上流側と下流側に設けられ、制御装置がシリンダ及び絞り部材を介して隙間の幅を制御するようになっており、その結果、圧力差の所定の設定値が維持される。

スウェーデン国特許第５１４，５４３号明細書は、第１の流体を第２の流体中に混入する更に別の装置を開示している。この装置は、パルプ懸濁液であるのが良い第２の流体のための流れチャンバを有する。水蒸気であるのが良い第１の流体を供給する入口通路が流れチャンバのすぐ上流側に開口し又は流れチャンバ内に開口している。スロットル本体が流れチャンバ内に配置されている。スロットル本体は、円のセグメントの形の断面を有し、このスロットル本体は、反対側の充填本体に対してシリンダによって回動可能に配置されており、その結果、制御可能な流れ面積を有する隙間が形成されるようになっている。スロットル本体を回動させることにより隙間のサイズを調節することによって、水蒸気入口通路を通る懸濁液の量を制御することができ、かくして、パルプ懸濁液中の水蒸気の量を制御することができる。

流体がパルプ懸濁液中に混入されるようにする回転部品を備えた装置も又、流体をパルプ懸濁液中に混入するために用いられる。流体が水蒸気である場合、これら装置と関連した問題は、回転により大幅な圧力変動が生じ、それにより水蒸気が流れ込もうとする極めて低い圧力の局所ゾーンが生じるということにある。したがって、これらゾーン内への水蒸気の蓄積の恐れがあり、その結果水蒸気爆縮が生じる。これら装置と関連したもう１つの問題は、これら装置が比較的エネルギーを食い、しかもこれらが比較的多大な保守を必要とすることにある。

上述の従来公知のシステムに関する１つの問題は、これらシステムが混合が生じるべき流体の流量に突然の変化があった場合、添加流体の効果的な混入又は分散を生じさせるのが困難であるということにある。これは、特に、液体又は懸濁液を水蒸気により加熱する場合に問題であり、この場合、水蒸気は、液体又は懸濁液中に注入され又は混入され、次に凝縮するようになる。

かかる注入の目的は、追加された水蒸気を添加すること、即ち、混入して分散させ、それと同時に液体又は懸濁液を水蒸気のゆっくりとしていて且つ連続した凝縮が起こるような運動状態に保つことである。混入又は分散が十分ではない場合、水蒸気の泡が液体又は懸濁液中に生じる恐れがあり、この場合、かかる水蒸気泡は、その後、爆縮する。液体又は懸濁液の突然の流量変動の場合、蒸気の混合が不十分になる恐れがあり、この場合、間欠的水蒸気爆縮の発生の恐れがある。これら水蒸気爆縮により、液体又は懸濁液中に圧力衝撃が生じ、かかる圧力衝撃は、機械支持体、装置及び他のプロセス機器まで伝搬して打撃や振動を生じさせる場合があり、かかる打撃や振動は、非常に強力なので結果的に機械的損傷を生じさせる場合がある。これは、特に、多量の水蒸気がセルロース系パルプ懸濁液、特に中程度のコンシステンシーのセルロース系パルプ懸濁液に添加される場合に問題である。本明細書で用いられる「中程度のコンシステンシーのパルプ懸濁液」という表現は、約８〜１４％の乾燥固形物含量を有するパルプ懸濁液であることを意味している。

したがって、第２の流体の流量が変動する場合であっても第２の流体の流量中への第１の流体の効果的な混入及び分散を可能にする装置及び方法に対する一般的要望が存在する。これは、特に、液体又は懸濁液、例えばセルロース系パルプ懸濁液の流量が変動する場合であっても液体又は懸濁液、例えばセルロース系パルプ懸濁液中への水蒸気の効果的混入及び分散を可能にする装置及び方法に対する要望である。

スウェーデン国特許第４６８，３４１（Ｃ）号明細書 スウェーデン国特許第５０２，３９３号明細書 スウェーデン国特許第５１４，５４３号明細書

かくして、本発明の主目的は、上述の問題を解決し、第２の流体の流量が変動する場合であっても第２の流体の流路中への第１の流体の簡単且つ効果的な混入を可能にする装置及び方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、液体又は懸濁液の流量が変動する場合であっても液体又は懸濁液、例えばセルロース系パルプ懸濁液中への水蒸気の効果的な混入を可能にする装置及び方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、強力な水蒸気爆縮を生じさせないで液体又は懸濁液、例えばセルロース系パルプ懸濁液中への水蒸気の混入を可能にする装置及び方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、水蒸気爆縮が万が一生じた場合に水蒸気爆縮の悪影響を効果的に軽減することができる装置及び方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、第２の流体の流量が変動する場合であっても、第２の流体、例えばプロセスリカー又はセルロース系パルプ懸濁液の流路中への気体状態のプロセス化学薬品、例えば酸素ガス、塩素ガス及びオゾン又は液体形態のプロセス化学薬品、例えばｐＨ調整液、二酸化塩素又は他の処理用液体の効果的な混入を可能にする装置及び方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、第１の流体の入口開口部及び第２の流体の流路の詰まりを阻止する装置及び方法を提供することにある。

上述の目的及び他の目的は、回動手段が第２の入口のところの第２の流体の流速を所定の範囲内に維持するために流れ面積が第２の流体の流量の減少につれて減少し、第２の流体の流量の増加につれて増加するようスロットル本体を回動させるようになっていることを特徴とする本発明の装置によって達成される。

上述の目的及び他の目的は又、回動手段が第２の入口のところの第２の流体の流速を所定の範囲内に維持するために流れ面積が第２の流体の流量の減少につれて減少し、第２の流体の流量の増加につれて増加するようスロットル本体を回動させるようにすることを特徴とする本発明の方法によって達成される。

したがって、本発明により、流体の効果的な混合は、混合が生じるべき流体の流量が変動した場合であっても達成される。混合用流体が水蒸気の場合、先行技術と比較して、水蒸気爆縮の発生をなくすことができ又は少なくとも実質的に減少させることができるもう１つの利点が得られる。このことは、動作停止を生じさせる装置及び関連プロセス機器（配管等）の破損が回避されることを意味する。さらに、水蒸気爆縮により生じる機械的応力を取り扱うのに従来必要であった重量があり且つ寸法が大きめの基礎及び／又は配管は、もはや不要である。

以下において、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明の装置の第１の好ましい実施形態の斜視図である。 図１の装置の側面図である。 図１の装置の平面図である。 図１の装置の背面図である。 図１の装置の断面側面図であり、装置の制御ユニットが詳細に示されている図である。 制御ユニットのアクスル及びフラップの断面図である。 本装置が第２の導管を有している実施形態を示す図である。 図６のフラップの実施形態を示す図である。 図６のフラップの実施形態を示す図である。 図６のフラップの実施形態を示す図である。

以下において説明する本発明の実施形態は、水蒸気の形態の第１の流体をセルロース系パルプ懸濁液の形態をした第２の流体の流路中に混入するためにプロセスプラントで用いられるようになっており、高温水蒸気は、パルプ懸濁液を所望の温度、例えば次の漂白ステップに適した温度まで加熱するようになっている。しかしながら、理解されるように、本発明の原理は、他の流体、例えば気体、例えば酸素ガス、塩素ガス若しくはオゾン又は液体、例えばｐＨ調整液、二酸化塩素又は他の処理用液体をパルプ懸濁液中に混入するために使用できることは理解されよう。また、第２の流体は、パルプ懸濁液以外の別の種類のもの、例えばプロセスリカーであっても良いことは理解されよう。

この装置は、上流側に配置された第１の導管２からパルプ懸濁液を受け入れ、そしてパルプ懸濁液を下流側に配置された第２の導管３中に排出するほぼ平行六面体のハウジング１を有している。この装置は、水蒸気をパルプ懸濁液の流れに供給する供給手段４を更に有している。この装置は、水蒸気爆縮の発生を回避するために水蒸気を供給する際にパルプ懸濁液に適当な流速が生じるようにする制御ユニット５を更に有している。したがって、制御ユニット５は、パルプ懸濁液の流速が水蒸気の供給時に或る特定の所定の最小値を上回るようにする。

ハウジング１は、外部が、ルーフ部分６により構成された上側画定面、側壁７，８並びに上流側に配置された短い側壁９及び下流側に配置された短い側壁１０により構成された横側画定面及びベース部分１１により構成された下側画定面により画定されている。

ハウジング１は、内部に、実質的に平行六面体のチャンバ１２を有し、このチャンバは、長さが約５００〜７００ｍｍ、幅が約２００〜２５０ｍｍ、高さが約１５０〜３００ｍｍである。チャンバ１２は、上流側に配置された第１の導管２からパルプ懸濁液を受け入れる円形の第１の入口１３及びパルプ懸濁液を下流側に配置された第２の導管３中に排出する長方形出口１４を備えている。第１の入口１３は、下流側に配置された短い側壁９に設けられている開口部により形成され、この第１の入口の直径は、約８０〜２００ｍｍである。したがって、入口１３は、チャンバ１２の断面積よりも小さな面積を有する。長方形出口１４は、チャンバ１２の断面積と実質的に同程度の大きさである。

したがって、チャンバ１２は、パルプ懸濁液のための流れ通路４４を包囲し、この流れ通路４４は、第１の入口１３から出口１４まで延びている。

さらに、チャンバ１２は、供給手段４から加圧高温状態の水蒸気を受け入れる細長い第２の入口１５を備え、この入口１５は、流れ通路４４中に開口している。入口１５は、ハウジングのルーフ部分６に設けられ、この入口は、チャンバの出口１４から約１００〜１５０ｍｍのところに配置されている。供給手段４は、ルーフ部分６の頂側部から第２の入口１５に繋がっている。第２の入口１５は、その長手方向がチャンバ１２及び流れ通路４４に対して横方向に、即ち、パルプ懸濁液の流れ方向に対して横方向に向いた状態で配置され、この第２の入口は、実質的に流れ通路４４の幅全体にわたって延びている。換言すると、第２の入口１５は、チャンバ１４の幅に実質的に等しい長さを有する。入口１５の幅、即ち、チャンバ１４の長手方向におけるその広がり寸法は、約２５〜７０ｍｍである。

ベース部分１１は、第１の入口１３の近くでチャンバ１２の長手方向に対して横方向に延びる細長い凹部１６を備え、側壁７，８の各々は、凹部１６の端部のところに繋がる三日月型開口部１７をそれぞれ備えている。管状カバー４１が、図５及び図６から明らかなようにこれら凹部１６，１７内に固定的に設けられている。カバー４１は、ハウジング１の幅を超える長さを有し、この理由で、カバーは、図１から明らかなようにハウジング１の両側部で外方に突き出ている。カバー４１の下側部分４５は、チャンバ１２の下に且つハウジング１のベース部分１１から突き出ている。図６から最も明確に理解されるように、カバー４１の上側部品の中央部分は、切り欠かれており、その結果、チャンバ１２中に突き出るカバー４１の部分が存在しないようになっている。さらに、この切り欠きにより、カバー４１の軸方向空間には凹部１６を介してチャンバ１２から接近可能である。

２つの取り外し可能なストッパ４５，５６がハウジング１のベース部分１１及びカバー４１内に配置されている。ストッパ４５，５６は、所謂プラッギング（plugging）、即ち、パルプ懸濁液がハウジング１及びカバー４１を詰まらせた場合にハウジング１及びカバー４１のすすぎ洗いを可能にする。

加圧高温水蒸気を第２の入口１５からチャンバ１２及び流れ通路４４に供給する供給手段４は、加圧水蒸気を供給手段４に供給する水蒸気導管（図示せず）に連結されたパイプフランジ１９を含む。さらに、供給手段４は、第１の端部２１及び第２の端部２２を備えたパイプ部品２０を含む。第１の端部２１は、パイプフランジ１９に連結され、第２の端部２１は、供給手段４の細長い弁２３に連結されている。第２の端部２２は、図１から明らかなように、圧縮され、それにより第２の端部２２のパイプ開口部が細長くなる。弁２３は、ねじ継手２４を介してチャンバ１２の第２の入口１５に連結されている。弁２３は、一方において、水蒸気を通す細長い長手方向隙間２６を備えた回動式弁スピンドル２５及び他方において弁スピンドル２５を包囲した弁スピンドルハウジング２７を有している。弁スピンドル２５を回すことにより、弁２３を完全開放位置、完全閉鎖位置又はこれら位置相互間の所望の位置に調節することができる。隙間２６は、第２の入口１５の長さ全体にわたって延びている。弁スピンドル２５の位置は、制御手段２８により制御され、制御手段２８は、弁スピンドル２５の一端部のところで弁スピンドルハウジング２７上に設置されている。

弁スピンドル２５と入口１５のオリフィスとの間の距離は、比較的短く、約２０〜５０ｍｍである。これにより、出口の単純な幾何学的形状と相まって、水蒸気供給の中断中、入口内に堆積している場合のあるパルプ懸濁液を水蒸気供給の再開時に容易に押し出すことができ、それにより良好な作動上の信頼性が得られるようになる。

制御ユニット５は、フラップ又はリップ２９の形態をしたスロットル本体、回動アクスル３７、２本のレバーアーム４８，４９及び２つの空気圧シリンダ５０，５１の形態をした回動手段を有する。

アクスル３７は、図６から明らかなように自滑性軸受４３によってカバー４１の軸方向空間内に回動可能に収納されている。アクスル３７は、カバー４１よりも長く、アクスル３７は、カバー４１の端部のところに配置された端プレート４９を貫通して外方に突き出たアクスルジャーナル４６，４７を備えている。したがって、アクスルジャーナル４６，４７の外側部分は、アクスル３７の突出端部を構成する。

フラップ２９は、チャンバ１２内に配置され、このフラップは、厚さが約２５〜３５ｍｍの実質的に長方形のプレートの形をしている。フラップ２９は、ハウジングのベース部分１１から遠ざかる方向に向いた頂側部３０、ハウジングのベース部分１１の方へ向いた底側部３１、ハウジングの側壁の方へ向いた２つの平行な長い側部３２，３３、上流側に配置された第１の端部３４又は短い側部３４及び下流側に配置された第２の端部３５又は短い側部３５を備えている。

フラップ２９の第１の端部３４は、ボルト３６によって回動アクスル３７に固定的に連結され、フラップ２９は、ベース部分１１の凹部１６を貫通してパルプ懸濁液の流れ方向に下流側に延びている。フラップ２９の第２の端部３５は、自由状態にあり、頂側部３０へのその連結部は、図５から明らかなように面取りされている。フラップ２９は、約３００〜４５０ｍｍの長さ、即ち、チャンバ１２の高さよりも僅かに長く且つチャンバ１２の長さよりも僅かに短い長さを有し、その結果、下流側に位置するその自由端部３５は、第２の入口１５と実質的に整列している。

レバーアーム４８，４９は、アクスル３７の長手方向に直角にアクスル３７のアクスルジャーナル４６，４７の自由端部に固定的に取り付けられている。したがって、レバーアーム４８，４９は、これらを回したときにアクスル３７及びフラップ２９と一緒に回転する。レバーアーム４８，４９は、空気圧シリンダ５０，５１にそれぞれ当接する。図示の実施形態では、これら空気圧シリンダは、ピストンロッドなしベロー型シリンダ５０，５１によって構成され、これらシリンダは、レバーアーム４８，４９に当接した端プレート５２，５３を備えている。図示の実施形態では、ベロー型シリンダ５０，５１は、ハウジング１の側壁７，８にそれぞれ固定的に取り付けられている。

フラップ２９は、フラップの底側部３１がチャンバ１２のベース部分１１に当接する下側端位置とフラップ２９の自由端部３５がチャンバ１２のルーフ部分６に当接する上側端位置との間で回動可能である。フラップ２９は、チャンバ１２の幅に実質的に等しい幅を有する。したがって、この装置を用いた場合、パルプ懸濁液は、フラップ２９の頂側部３０上を必然的に通過する。かくして、フラップ２９の上側端位置は、流れ通路４４が完全に閉じられる完全閉鎖位置となり、フラップ２９の下側端位置は、流れ通路４４が完全に開く完全開放位置となる。したがって、フラップ２９がその端位置相互間に配置されると、フラップ２９は、流れ通路４４中の絞り部を形成し、この絞り部では、流れ通路の流れ面積が上流側に配置されたフラップ２９の端部３４から下流側に配置されたその自由端部３５まで連続的に減少している。フラップ２９のすぐ下流側、即ち、その自由端部３５のすぐ下流側では、流れ通路４４の流れ面積は、その初期位置、即ち、フラップ２９のすぐ上流側と同じ値まで突然増大する。入口１５は、フラップ２９の自由端部３５の近くで開口し、かくして、水蒸気は、流れ通路４４の断面が突然増大する領域内に供給され、このことは、パルプ懸濁液中への水蒸気の混入及び分散にとって有利である。

パルプ懸濁液がフラップ２９上を通過している間、パルプ懸濁液は、フラップ２９を下方に押し、即ち、フラップ２９を図５においてアクスル３７回りに時計回りに回動させる傾向のあるトルクをフラップ２９のアクスル３７回りに及ぼす。したがって、フラップ２９の頂側部３０は、案内又は逸らし面を構成し、かかる案内又は逸らし面は、流路４４の流れ方向を逸らし、パルプ懸濁液は、かかる下向きのトルクを生じさせるようこの案内又は逸らし面と相互作用する。すると、ベロー型シリンダ５０，５１は、所定の圧力まで加圧される。ベロー型シリンダを圧縮すると、ベロー型シリンダは、フラップを上方に押し、即ち、フラップ２９を図５においてアクスル３７回りに反時計回りの方向に回動させようとするトルクをレバーアーム４８，４９及びアクスル３７によりフラップ２９に及ぼす。

パルプ懸濁液の一定の流量では、フラップ２９は、パルプ懸濁液の流れがフラップ２９に及ぼすトルクがベロー型シリンダ５０，５１がフラップ２９に及ぼすトルクによって釣り合わされる平衡位置に自動調整する。換言すると、ベロー型シリンダ５０，５１は、パルプ懸濁液がフラップ２９に及ぼすトルクをパルプ懸濁液のあらゆる流量において釣り合わせるトルクをフラップ２９に連続的に及ぼすようになっている。

パルプ懸濁液の流量が増大した場合、フラップ２９は下方に押され、その結果、流れ通路４４の最も小さな流れ面積、即ち、端部３５のところのその流れ面積が増大する。パルプ懸濁液の流量がこの新たな高いレベルで安定化した場合、フラップ２９は、端部３５のところの流れ通路４４の流れ面積が先の平衡位置の場合よりも大きい新たな平衡位置に自動調整する。パルプ懸濁液の流量が減少した場合、フラップ２９は、ベロー型シリンダ５０，５１によって上方に押され、その結果、端部３５のところの流れ通路４４の流れ面積が減少するようになる。パルプ懸濁液の流量がこの新たな低いレベルで安定化した場合、フラップ２９は、かくして、端部３５のところの流れ通路４４の流れ面積が先の平衡位置の場合よりも小さい新たな平衡位置に自動調整する。したがって、パルプ懸濁液の流量の増大により、端部３５のところの流れ通路の流れ面積は、増大し、流量の減少により、この流れ面積が減少する。

理解されるように、流れ面積のこの制御は、パルプ懸濁液の流量の減少及び増大の結果としてそれぞれ生じるパルプ懸濁液の流速の減少及び増大を補償する。例えばパルプ懸濁液の流量が減少した場合、フラップ２９の上流側の領域でのパルプ懸濁液の流速も又減少する。というのは、この領域の流れ面積は、不変だからである。しかしながら、この状況においてフラップ２９に加わるパルプ懸濁液の圧力の減少に起因して、フラップ２９は、上方に回動され、フラップ２９のところの流れ面積が減少する。このことは、端部３５のところのパルプ懸濁液の流速が流量の減少前と実質的に同一レベルに維持されることを示唆している。パルプ懸濁液の流量が増大した場合、他の方向における調整が行われ、即ち、フラップ２９に加わるパルプ懸濁液の圧力の増大に起因して、フラップ２９が押し下げられ、フラップ２９の上方の流れ面積が増大し、端部３５のところのパルプ懸濁液の流速が流速の増大前と実質的に同一レベルに維持される。したがって、フラップ２９は、スロットル本体として働き、このスロットル本体は、シリンダ５０，５１により作動されながら流れ通路４４の流れ面積を制御し、その結果、パルプ懸濁液の流速が所望の範囲内に維持されるようになる。したがって、制御ユニット５は、パルプ懸濁液の流速の減少によっては、水蒸気供給位置のところにおけるパルプ懸濁液の流速が、水蒸気の混合が非常に不適当であって損傷を及ぼす水蒸気爆縮の発生の恐れが生じるようになる危険を冒すレベルを下回る状況が生じないようにする。

ベロー型シリンダ５０，５１が押圧力でレバーアーム４８，４９に当接することに加えて、ベロー型シリンダ５０，５１は又、例えばパルプ懸濁液がフラップ２９を通り過ぎるとき又は損傷を及ぼす水蒸気爆縮が依然として生じた場合、パルプ懸濁液中に生じる場合のある圧力波を減衰させる。したがって、ベロー型シリンダ５０，５１は、ばね又は減衰手段にもなる。

したがって、フラップ２９は、パルプ懸濁液の流れがベロー型シリンダ５０，５１からの力によって釣り合わされる押圧力をフラップ２９に及ぼす平衡位置に自動調整する。かくして、フラップ２９は、自動調整型であり、ベース部分１１に対するその実際の角度は、パルプ流量の大きさで決まる。所定の流速範囲を設定するには、レバーアーム４８，４９に対するベロー型シリンダ５０，５１の当接力を調節し、それにより平衡位置を設定するのが良い。レバーアーム４８，４９に対するベロー型シリンダ５０，５１の当接力を増大させることによって、アクスル３７を回転させ、その結果、フラップ２９が新たな平衡位置まで押し上げられるようになっている。このことは、フラップの上方の断面積が減少し、それにより第２の入口１５のところのパルプ懸濁液の流速が増大することを示唆している。

したがって、この装置は、制御ユニット５が、第２の入口１５のところのパルプ流れの流速が水蒸気爆縮の発生を回避し又は少なくとも減少させるのに常時十分高いようにする点で自己調整型である。制御ユニット５は又、パルプ懸濁液の流量の増大によっては、装置前後の望ましくないほど高い流れ抵抗が生じないようにする。

理解されるように、蒸気供給位置のところでのパルプ懸濁液の最小許容流速は、多くの要因、例えばパルプ懸濁液の濃度、水蒸気流量、即ち、水蒸気の供給量等で決まる。水蒸気をパルプ懸濁液に供給する際の適当な流速範囲の例としては、約２〜２０ｋｇ／ｓの流量の水蒸気を中程度のコンシステンシーのパルプ懸濁液中に混入する場合、自由端部３５のところのパルプ懸濁液の流速は、図示の実施形態を用いる場合、約３０〜３５ｍ／ｓの範囲内に収まるべきである。

図７は、水蒸気をパルプ懸濁液に供給する場合に特に有利な装置の実施形態を示している。この実施形態では、装置は、チャンバ１２の下流側に配置された第２の導管３を有する。チャンバ１２の出口１４は、パイプフランジ５５によって第２の導管３の入口に連結されており、パイプフランジ５５は、第２の導管３のパイプフランジに取り付けられている。

第２の導管３の流れ面積又は断面積は、出口１４の断面積よりも大きい。好ましい実施形態では、第２の導管３の断面積は、出口１４の断面積よりも少なくとも５０％大きい。出口１４の断面積と第２の導管３の断面積との間の面積の増大は、一ステップで突然起こる。第２の導管３の長さは、有利には、直径の２倍から１０倍までであり、或いは、第２の導管３の任意他の等価断面寸法である。

第２の導管３の断面積が出口１４の断面積よりも大きいので、パルプ懸濁液は、出口１４の半径方向外側に位置した第２の導管３の領域では出口１４後に減速し、そして第２の導管３の内面に対して保持される。したがって、所与の量の繊維が第２の導管３の内側シェル表面に沿って停滞しているパルプによって連続的に蓄積され、かかる繊維は、水蒸気爆縮に起因して生じる場合のあるパルプ懸濁液の圧力波を吸収することができる。他方、第２の導管３の中間に位置するパルプ懸濁液は、高い速度で第２の導管３を通って次の第３の導管５４まで続き、この第３の導管５４は、第２の導管３の直径よりも実質的に小さい直径を有する。

図８〜図１０は、フラップ２９の一実施形態を詳細に示している。図から明らかなように、各長い側部３２，３３は、斜めの部分６０及び平面状部分６１を備え、平面状部分６１は、良好な嵌まり具合でチャンバ１２の互いに反対側の側壁７，８と摺動可能に相互作用するようになっており、それにより、パルプ懸濁液は、フラップ２９の長い側部３２，３３とチャンバの側壁７，８との間を通るのが阻止される。

しかしながら、嵌まり具合は、フラップ２９の回動運動が部分６１とチャンバ１２の側壁７，８との間の摩擦力によって損なわれることがないようなものでなければならない。

自由端部３５の面取り部も又、図８〜図１０から明確に理解される。フラップ２９の一実施形態によれば、面取り部は、フラップ２９の頂側部３０と約３０°の角度をなす平坦な表面６２を備えている。

装置が気体、例えばオゾンをパルプ懸濁液中に混入するために用いられる場合に特に好ましいフラップ２９の一実施形態によれば、フラップ２９は、パルプ懸濁液がフラップ２９の自由端部３５を出る際にパルプ懸濁液中に乱流の生成を促進するようになった乱流発生手段を備えている。図示の実施形態では、これら乱流発生手段は、細長くて互いに平行な溝又は凹部６３の形状を有し、これら溝又は凹部は、フラップ２９の自由端部３５のところに配置されていて、平坦な表面６２のすぐ上流側からフラップ２９の長手方向に延びると共にこの表面６２中に開口している。各溝６３は、Ｕ字形断面を有し、長さが約８０〜１００ｍｍ、幅が約５〜１５ｍｍ、深さが約１０〜２０ｍｍである。これら溝は、約１５〜２５ｍｍの相互離隔距離を置いて配置され、各溝は、フラップ２９の頂側部３０と約１０°の角度をなす底部を有する。動作中、パルプ懸濁液のうちの第１の群をなす部分流れが溝６３内で案内され、これに対し、第２の群をなす部分流れは、溝６３相互間で表面６２に沿って案内される。溝６３の口のところでは、これら部分流れは、互いに交差して混じり合い、その結果、乱流が生じる。

上記において、本発明を特定の実施形態に基づいて説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で別の実施形態及び変形例が可能であることが理解されよう。上述の実施形態に関し、例えば、別の形式の空気圧シリンダ、例えばピストンロッド型のシリンダを用いることができる。また、別の押圧手段、例えばピストンロッドシリンダ、ばね押しシリンダ又は機械的ばね、例えばねじりばねを用いることができることは理解されよう。

また、理解されるように、装置は、上述の溝６３以外の他の要素又は手段を備えても良く、かかる他の要素又は手段は、出口１５のところにおいてパルプ懸濁液中の乱流の増強に寄与し、それにより供給される流体の混入及び分散度が増大する。

また、装置は、図７の第２の導管３と一致した導管を必ずしも有する必要はないことは理解されよう。装置は、当然のことながら、パルプ懸濁液を輸送するものがどのようなものであっても任意寸法の導管に取り付け可能である。

また、スロットル本体は、上述のフラップ２９とは異なる設計を有しても良いことは理解されよう。スロットル本体は、例えば、楔形であっても良い。

Claims (16)

1. 第１の流体を第２の流体の流路（４４）中に混入する装置であって、前記装置は、
   ‐チャンバ（１２）を有し、前記チャンバは、前記流路（１４）を包囲し、前記チャンバは、前記第２の流体を受け入れる第１の入口（１３）と、前記第１の入口（１３）の下流側に配置されていて、前記第１の流体を受け入れる第２の入口（１５）と、前記第２の入口（１５）の下流側に配置されていて、前記第１の流体と前記第２の流体の混合物を排出する出口（１４）とを有し、前記流路（４４）は、前記第１の入口（１３）から前記出口（１４）まで延び、前記第２の入口（１５）は、前記流路（４４）中に開口し、
   ‐スロットル本体（２９）を有し、前記スロットル本体は、前記流路（４４）の流れ面積を制御するよう前記チャンバ（１２）内に回動可能に配置され、
   ‐前記流れ面積の制御のために前記スロットル本体（２９）を回動させる回動手段（５０，５１）を有する、装置において、
   前記回動手段（５０，５１）は、前記第２の入口（１５）のところの前記第２の流体の流速を所定の範囲内に維持するために前記流れ面積が前記第２の流体の流量の減少につれて減少し、前記第２の流体の流量の増加につれて増加するよう前記スロットル本体（２９）を回動させるようになっている、装置。
2. 前記回動手段（５０，５１）は、前記第２の流体のあらゆる流量で前記第２の流体により前記スロットル本体（２９）に及ぼされた第２のトルクを釣り合わせる第１のトルクを前記スロットル本体（２９）に連続的に及ぼすようになっており、前記スロットル本体（２９）は、前記第２の流体の流量の関数である平衡位置の近くに自動調整するようになっている、請求項１記載の装置。
3. 前記スロットル本体（２９）は、前記流路（４４）の流れ方向を逸らす表面（３０）を備え、前記流路中の第２の流体は、前記第１のトルクを生じさせるよう前記表面（３０）と相互作用するようになっている、請求項２記載の装置。
4. 前記スロットル本体（２９）は、前記第２の入口（１５）のところ又はそのすぐ上流側に配置されている、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の装置。
5. 前記スロットル本体（２９）は、フラップ（２９）から成り、前記フラップは、前記チャンバ（１２）のところに回動可能に設けられた第１の端部（３４）及び自由状態にある第２の端部（３５）を有する、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の装置。
6. 前記第１の端部（３４）は、アクスル（３７）を介して前記チャンバ（１２）のベース部分（１１）のところに回動可能に配置されている、請求項５記載の装置。
7. 前記第２の端部（３５）は、前記第２の入口（１５）と実質的に整列した状態に配置されている、請求項６記載の装置。
8. 前記装置は、前記アクスル（３７）に取り付けられた少なくとも１本の圧縮荷重が加えられたレバーアーム（４８，４９）を有する、請求項６又は７記載の装置。
9. 前記回動手段は、空気圧シリンダ（５０，５１）を含み、前記空気圧シリンダは、前記レバーアーム（４８，４９）に加わる圧縮荷重を生じさせるようになっている、請求項８記載の装置。
10. 前記装置は、前記出口（１４）の下流側で前記出口（１４）に連結された第２の導管（３）を有し、前記第２の導管（３）の断面積は、前記出口（１４）の断面積よりも少なくとも５０％大きい、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の装置。
11. 前記スロットル本体（２９）は、乱流発生手段（６３）を備え、前記乱流発生手段は、前記第２の流体が前記スロットル本体（２９）を出るときに前記第２の流体中への乱流の生成を促進するようになっている、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の装置。
12. 前記スロットル本体（２９）は、請求項５記載のフラップから成り、前記乱流発生手段は、細長く且つ平行な溝又は凹部（６３）の形状を有し、前記溝又は凹部は、前記フラップ（２９）の前記第２の端部（３５）のところに設けられた状態で前記フラップ（２９）の長手方向に延びている、請求項１１記載の装置。
13. 水蒸気をパルプ懸濁液中に混入するための請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の装置の使用。
14. プロセス化学薬品をパルプ懸濁液中に混入するための請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の装置の使用。
15. 第１の流体を第２の流体の流路（４４）中に混入する方法であって、
    ‐前記第２の流体が第１の入口（１３）から出口（１４）までチャンバ（１２）中を流れるようにするステップを有し、前記チャンバ（１２）は、前記流路（４４）を包囲しており、
    ‐前記第１の流体を前記チャンバ（１２）の第２の入口（１５）を経て前記第２の流体の前記流路（４４）に供給するステップを有し、前記第２の入口（１５）は、前記第１の入口（１３）の下流側に且つ前記出口（１４）の上流側に配置されており、
    ‐回動手段（５０，５１）が前記流路（４４）中に配置されたスロットル本体（２９）を回動させて前記流路（４４）の流れ面積を制御するステップとを有する、方法において、
    ‐前記回動手段（５０，５１）は、前記第２の入口（１５）のところの前記第２の流体の流速を所定の範囲内に維持するために前記流れ面積が前記第２の流体の流量の減少につれて減少し、前記第２の流体の流量の増加につれて増加するよう前記スロットル本体（２９）を回動させるようにする、方法。
16. 前記回動手段（５０，５１）は、前記第２の流体のあらゆる流量で前記第２の流体により前記スロットル本体（２９）に及ぼされた第２のトルクを釣り合わせる第１のトルクを前記スロットル本体（２９）に連続的に及ぼすようになっており、前記スロットル本体（２９）は、前記第２の流体の流量の関数である平衡位置の近くに自動調整するようになっている、請求項１５記載の方法。

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