WO2016015991A1 - Method and device for dosing and mixing at least one fluidic medium into a process stream - Google Patents

Method and device for dosing and mixing at least one fluidic medium into a process stream Download PDF

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WO2016015991A1
WO2016015991A1 PCT/EP2015/066024 EP2015066024W WO2016015991A1 WO 2016015991 A1 WO2016015991 A1 WO 2016015991A1 EP 2015066024 W EP2015066024 W EP 2015066024W WO 2016015991 A1 WO2016015991 A1 WO 2016015991A1
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WO
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process stream
fluid
fluidic
mixing
oscillators
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PCT/EP2015/066024
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Inventor
Thomas Jaschinski
Walter Notar
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Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/181Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0072Crystallisation in microfluidic devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/717Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71755Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using means for feeding components in a pulsating or intermittent manner

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which is used in particular for producing a fibrous or nonwoven web. Dosing and subsequent mixing of chemicals into the papermaking process are subject to special requirements. In this case, the amounts of chemicals can be reduced to a considerable extent with an efficient mixing and a needs-based dosage such as an addition dependent on the amount of pulp.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device of the type mentioned, with which the most efficient and cost-effective chemical dosing and -einmischung in a process stream, in particular a process stream of a process for producing a fiber or nonwoven web can be achieved ,
  • a dependent on the process stream for example, depending on the consistency and / or state of charge, dependent volume-controlled metering in particular a fluid process and / or functional chemical is to be made possible.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10.
  • Preferred embodiments of the method according to the invention and preferred embodiments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
  • the process according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which is used in particular for producing a fiber or nonwoven web is characterized in that at least one fluid medium is injected into the process stream via a fluidic oscillator.
  • Fluidic oscillators are already known as such and may in particular each comprise a nozzle, a mixing chamber and return flow channels. Fluidic oscillators or fluidic oscillators are characterized by a self-excited oscillation in their interior, which manifests itself either in an oscillating free jet at the output of the component or by a periodic switching between two discrete outlets.
  • the resulting jet When fluid is applied to the component, the resulting jet automatically lays on one side in the mixing chamber. Downstream of the mixing chamber, the jet bounces against a wall and splits into two streams. The main flow leaves the component through one of the outlets. The second stream is passed through one of the so-called return flow channels and arrives the nozzle on the main stream and pushes it to the opposite wall in the mixing chamber.
  • Fluidic oscillators offer the potential for high mixing without increasing pressure or having to use moving parts. They produce at their outlet a periodically oscillating beam. Possible embodiments of such fluidic oscillators are also described, for example, in EP 0 319 594 B1. By using one or more such fluidic oscillators, a more efficient metering and mixing of chemicals into the process stream is possible, which in particular also minimizes the costs for energy, raw materials, fresh water and chemicals.
  • at least one fluid medium injected into the process stream via a fluidic oscillator contains at least one chemical.
  • fluid media are injected into the process stream via at least one arrangement of in each case at least two fluidic oscillators.
  • the fluid oscillators of a respective fluid oscillator arrangement are preferably arranged relative to one another such that their exit beams are pivoted in different planes.
  • the mixing is further optimized.
  • fluid media can be injected into the process stream, which are arranged relative to each other so that their exit beams are pivoted in orthogonal planes.
  • the two fluidic oscillators a corresponding fluidic oscillator arrangement relative to each other, for example, be arranged so that the exit jets are pivoted in a vertical and in a horizontal plane.
  • fluid media are injected into the process stream via at least one arrangement of more than two fluid oscillators in each case.
  • the fluid oscillators are preferably arranged relative to one another such that their exit jets are pivoted in different planes.
  • fluid media are injected into the process stream over a plurality of circumferentially distributed around the process flow fluid oscillators and / or fluid oscillator arrangements of a plurality of fluidic oscillators fluid.
  • At least one fluid medium is injected into the process stream via a combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator.
  • a mixing nozzle for example, an arrangement of at least two fluid generators can be used in combination with a mixing nozzle, wherein, for example, a chemical is previously mixed with a carrier fluid and then applied prior to metering to eg one or more fluid oscillators arranged at an angle to each other.
  • the chemical to be metered for example premixed in a carrier fluid can be mixed in an oscillating manner in another fluid stream.
  • the mixing nozzle is preferably connected upstream of the fluidic oscillator.
  • the mixing nozzle is supplied with at least two fluids and mixed and / or reacted with one another in this mixture.
  • the device according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which in particular serves to produce a fibrous or nonwoven web is correspondingly characterized in that it comprises at least one fluid oscillator for injecting at least one fluid medium into the process stream.
  • At least one fluid medium which can be injected into the process stream via such a fluidic oscillator contains at least one chemical.
  • this device comprises at least one arrangement of at least two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream.
  • the fluid oscillators of a respective fluid oscillator arrangement are preferably arranged relative to one another such that their exit beams are pivoted in different planes.
  • the device may in particular comprise at least one arrangement of two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream, which are arranged relative to each other so that their exit jets in orthogonal planes, for example in a horizontal and a vertical plane, are pivoted.
  • the device comprises at least one arrangement of more than two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream, the relative in particular are arranged so that their exit jets are pivoted in different planes.
  • the device comprises a plurality of circumferentially distributed around the processor fluid oscillators and / or fluid oscillator arrangements of a plurality of fluidic oscillators for the injection of fluid media in the process stream.
  • this comprises at least one combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator for injecting a fluid medium into the process stream.
  • the mixing nozzle is preferably connected upstream of the fluidic oscillator.
  • At least two fluids can be fed to the mixing nozzle and can be mixed with one another and / or reacted in the mixing nozzle.
  • the mixing nozzles can be designed, for example, as described in DE 10 2010 028 573 A1 or DE 10 2010 028 572 A1.
  • At least one fluid medium and one fluid chemical can be metered and mixed into a process stream by means of the method or device according to the invention.
  • the process stream may in particular be a fluid process stream of a production process, preferably a process for producing a fiber or nonwoven web.
  • a metered addition of a fluid medium diluted in a dilution medium for example a process or functional chemical or a partial fluid stream, may be mixed in a mixing nozzle.
  • the fluid medium can be passed into a fluidic oscillator and then metered into the process stream, ie the further fluid stream.
  • only one fluid can be metered by means of a fluidic oscillator or by means of a combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator.
  • the outflow of a fluidic oscillator can, for example, be arranged perpendicularly or transversely to the fluid flow of the fluid flow into which the mixture flows.
  • several combinations of mixing nozzle and fluidic oscillator can be arranged, for example, around a pipeline.
  • the penetration of the process stream can be adjusted.
  • the energy required for metering can be adjusted controllably, so that the metering process can be performed energy-efficiently.
  • the entire process stream for producing a paper or nonwoven web for example a fibrous or nonwoven suspension
  • the fluid process or functional chemical is mixed with the process stream .
  • the fluid chemical may also be a mixture of process and functional chemical.
  • it may be a solid suspended in a fluid medium, such as a filler slurry.
  • the outlet nozzles of the fluidic oscillator can in particular be arranged in such a way that they cover at least part of a circular arc (arc length) on a cylindrical, curved surface, for example a pipeline, wherein in the case of a plurality of juxtaposed openings, one circular segment can be covered by a respective nozzle arrangement and thus a complete annular arrangement around the cylindrical circumference of a pipe through a corresponding number of nozzle arrangements (fluidic oscillators) is given.
  • the metering streams can be very efficiently mixed with the entire process stream.
  • a particular partial stream may be part of the process stream itself. However, it may also be, for example, other process streams, such as e.g. White water, or filtrates, such as clear filtrate or super clear filtrate or also fresh water, e.g. Hot water, act.
  • process streams such as e.g. White water, or filtrates, such as clear filtrate or super clear filtrate or also fresh water, e.g. Hot water, act.
  • the chemical to be metered may be, for example, a retention agent, for example polyacrylamide (PAM), polyethyleneimine (PEI), polyamidoamine (PAAm), crosslinkable polyamidoamine resins, PolyDADMAC, polyvinylamine (PVAm) or polyethylene oxide (PEO).
  • PAM polyacrylamide
  • PEI polyethyleneimine
  • PAAm polyamidoamine
  • PDADMAC polyvinylamine
  • PVAm polyvinylamine
  • PEO polyethylene oxide
  • the chemical to be metered may also be, for example, a microparticle or nanoparticle, e.g. Concrete or a silicate.
  • the chemical to be dosed may be starch or a biocide, or e.g. to act a dye or an optical brightener.
  • the chemical may be neutralizing agents, e.g. AKD (alkyl ketene dimer) or ASA (alkenyl succinic anhydride) act.
  • AKD alkyl ketene dimer
  • ASA alkenyl succinic anhydride
  • the chemicals to be dosed may generally be all chemicals and additives used in papermaking in particular fluid form (solution, dispersion or suspension) can be brought.
  • a gas can also be metered in addition to a fluid flow or a plurality of further fluid flows.
  • the flow rate in the feed device for example, of the partial fluid flow or the chemical metering flow is expediently to be chosen so high that no deposits can form.
  • the flow rate may in particular be in the range of 0.05 to 20 m / s, preferably in the range of 0.1 to 10 m / s and especially in the range of 0.1 to 5 m / s.
  • a particular combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be used with advantage in particular also for generating a precipitation reaction with subsequent metering.
  • the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator is not limited to the exclusive dosage of liquid, fluid chemicals.
  • a gas such as e.g. CO2 and e.g. Hydrated lime, e.g. as a suspension (milk of lime, slurry of calcium hydroxide in water) or as lime water to be reacted.
  • the solubility of hydrated lime Ca (OH) 2 in water is only 1.7 g / l at 20 ° C., the solubility decreasing as the temperature increases.
  • a Kalkmilchsuspension is used, which then has a much higher concentration of, for example, 30 to 150 g / l of Ca (OH) 2 .
  • carbonic acid water may also be brought in the combination of the mixing nozzle and the fluidic oscillator in reaction with a slurry of lime (lime milk) or an aqueous solution of hydrated lime.
  • a slurry of lime lime milk
  • an aqueous solution of hydrated lime aqueous solution of hydrated lime.
  • the suspension can be adjusted immediately to the use concentration. It is also conceivable, for example, to adjust the use concentration directly in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator prior to contact with the CO2 by mixing in another dilution fluid in an upstream mixing zone.
  • a filter is connected upstream in the feed to the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, so that insoluble constituents are retained in order to prevent clogging of the metering system.
  • filters can be dispensed with.
  • the flow rate should expediently not fall below 1, 0 m / s and preferably greater than 1, 5 m / s are selected.
  • the dosage of lime from a loop system is advantageous to avoid deposits in the piping system.
  • a hydrated lime suspension (lime milk) special requirements are placed on the particle size distribution and grain size, as these parameters significantly influence the reactivity of the milk of lime.
  • the particle size distribution should be as homogeneous as possible in order to allow the precipitation of calcium carbonate achieved in the reaction with carbon dioxide to proceed efficiently.
  • a precipitation reaction occurs, for example through the reaction of milk of lime and carbon dioxide, whereby the precipitated calcium carbonate thus produced can be metered into the process stream by means of a further fluid stream (injection stream) or the preferably aqueous phase of the lime milk.
  • injection stream the precipitation reaction and the metering into the process stream can take place simultaneously.
  • the dwell or reaction time can be adjusted by the geometry of the corresponding zone.
  • the execution of a possible combination in the reaction mixing zone can be made of a plurality of bores with a preferably relatively small diameter.
  • the (primary) precipitation reaction of the calcium carbonate outside the process stream or the constant part of the paper machine preferably takes place in the combination of mixing nozzle and fluid oscillator, so that the process of the precipitation reaction can be influenced by the choice of the injection medium.
  • calcium carbonate can be provided due to the precipitation reaction in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, which is dosed into a process stream.
  • the precipitation reaction to the pulp contained in the partial fluid flow can already take place in the combination of mixing nozzle and fluid oscillator.
  • the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator for example, the The following different forms of application of calcium carbonate are provided:
  • the pH or other parameters e.g. the temperature of the injection fluid with respect to reaching optimum precipitation conditions in a mixing zone upstream of the precipitation reaction of the same combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be adjusted.
  • a reaction of the carbon dioxide and the milk of lime outside the process stream already takes place in the mixing reaction / nozzle arrangement.
  • the already precipitated in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator on the fibers of the suspension of the partial flow calcium carbonate (primary reaction) is then metered into the process stream.
  • the reaction of the milk of lime and the carbon dioxide in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be done much more selectively by changing the mixing conditions, as in the process stream even possible.
  • the bubble size and the number of gas bubbles of the carbon dioxide can be adjusted by means of the bore diameter and the number of holes in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator (mixing zone).
  • unreacted milk of lime or unreacted CO2 can then react completely with one another during the secondary reaction in the process stream. Due to the geometry of the communication from the mixing nozzle and the fluidic oscillator, the necessary reaction time can be considerably reduced, so that the actual primary reaction (primary reaction) is completed in less than 3 s, preferably less than 1 s.
  • the precipitation reaction can be controlled by means of the size of the gas bubbles and the efficiency can be increased.
  • the efficiency of the conversion of milk of lime and CO 2 can be significantly increased.
  • the homogeneity of the precipitated calcium carbonate can be adjusted by the geometry of the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator and the mixing parameters.
  • the crystal structure of the precipitated calcium carbonate in terms of the required paper properties for example, in terms of opacity and light scattering and the bulk, etc., can be influenced.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a fluidic oscillator of a device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an exemplary arrangement of two fluidic oscillators of a device according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary arrangement of three
  • FIG. 4 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a device according to the invention with a plurality of circumferentially distributed around the process flow fluid oscillator arrangements
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an exemplary combination of a mixing nozzle and a fluidic oscillator of a device according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention
  • FIG. 9 is a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle provided with a shut-off device
  • Device according to the invention. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a fluidic oscillator 10 of a device according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream 12 serving in particular for producing a fibrous or nonwoven web (compare also FIG.
  • the fluidic oscillator 10 comprises a nozzle 14, a mixing and / or reaction chamber 16 and return flow channels 18.
  • the fluidic oscillator 10 is characterized by a self-excited oscillation in its interior, which manifests itself in an oscillating free jet at its outlet 20.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary arrangement 22 of two fluidic oscillators 10 of the device according to the invention, which are arranged relative to each other such that their exit beams 24 are pivoted in orthogonal planes 26, 26 ', here for example in a horizontal and a vertical plane.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an exemplary arrangement 22 of three fluidic oscillators 10 for injecting fluid media into the process stream 12, which are arranged relative to one another such that their exit jets 24 are pivoted in three different planes 26, 26 ', 26 ".
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the device according to the invention with a plurality of circumferentially distributed around the process stream 12 and a process pipe 12 leading pipe 28 fluid oscillator assemblies 22.
  • the fluid oscillator assemblies 22 in the present case, for example, each two fluidic oscillators 10 for the injection of fluid media in the process stream 12, which are arranged relative to each other so that their exit jets 24 are pivoted in orthogonal planes.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an exemplary combination of a mixing nozzle 32 and a fluidic oscillator 10 of the device according to the invention.
  • the fluidic oscillator 10 has the same structure as the fluidic oscillator already described with reference to FIG. 1, wherein like reference numerals are assigned to corresponding parts.
  • the mixing nozzle 32 essentially comprises two nozzles 34, 36, which inject a first fluid 1 and a second fluid 3 into the fluidic oscillator 10.
  • the outlet openings of the two nozzles 34, 36 are in the present case, for example, in a plane, wherein the outlet opening of the nozzle 36 is located within the outlet opening of the nozzle 34.
  • Fig. 6 shows in a schematic representation again a mixing nozzle 32 of the type, as has already been described with reference to FIG. 5. Corresponding parts are assigned the same reference numerals.
  • the transition region to the (not shown here), the fluidic oscillator 10 is designated in the present illustration with 38.
  • the first fluid 1 may be a partial fluid flow and the second fluid 3 may be, for example, a chemical dosing flow.
  • 7 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32 of the device according to the invention, which differs from the mixing nozzle 32 shown in FIG. 6 only in that the nozzle 36 for the second fluid 3 passes through the nozzle opening of the nozzle 34 extends into the (not shown), the fluidic oscillator 10. Corresponding parts are assigned the same reference numerals.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle of the device according to the invention, in addition to the nozzles 34 and 36 for injection of the fluid formed for example by a Partialfluidstrom 1 and the example formed by a chemical dosing Fluid 3 in the (not shown) the fluidic oscillator 10 further nozzles 40, 42 for injecting a further fluid formed for example by a Partialfluidstrom 2 or a further example formed by a chemical stream 4 further fluid 4 in the fluidic oscillator 10 includes.
  • the outlet openings of all the nozzles 34, 36, 40, 42 lie in a plane in the region of the transition to the fluidic oscillator 10.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32, which differs substantially from the mixing nozzle 32 described with reference to FIG. 8 only in that the nozzles 36 and 42 extend beyond the plane of the transition 38 into the fluid oscillator 10 into it. Corresponding parts are assigned the same reference numerals.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32 of the device according to the invention.
  • the mixing nozzle 32 comprises a first flow channel 44, a second flow channel 46, which surrounds the first flow channel in an annular manner, and a third flow channel 48, which surrounds the second flow channel 46 in an annular manner.
  • the inner flow channel 44 extends through the outlet opening of the flow channel 46 into a mixing chamber 50 in which the fluids supplied via the flow channels 44 to 48 are premixed prior to injection into the fluidic oscillator 10.
  • a mixture of a chemical e.g. two other fluids are premixed in at least one mixing chamber 50 and the mixture is then injected into the fluidic oscillator 10 and a fluidic oscillator assembly 22, respectively.

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Abstract

In a method for dosing and mixing at least one fluidic medium into a process stream used, in particular, for producing a fibrous material- or nonwoven web, at least one fluidic medium is injected into the process stream by means of a fluidic oscillator. Also disclosed is a corresponding device for carrying out the method.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DOSIERUNG UND EINMISCHUNG WENIGSTENS EINES METHOD AND DEVICE FOR DOSING AND MOUNTING AT LEAST ONE
FLUIDEN MEDIUMS IN EINEN PROZESSSTROM FLUIDEN MEDIUMS IN A PROCESS STREAM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstrom. An die Dosierung und die nachfolgende Einmischung von Chemikalien in den Papierherstellungsprozess werden besondere Anforderungen gestellt. Dabei können mit einer effizienten Einmischung und einer bedarfsgerechten Dosierung wie beispielsweise einer von der Faserstoffmenge abhängigen Zugabe die Mengen an Chemikalien in erheblichem Umfang reduziert werden. The invention relates to a method and a device for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which is used in particular for producing a fibrous or nonwoven web. Dosing and subsequent mixing of chemicals into the papermaking process are subject to special requirements. In this case, the amounts of chemicals can be reduced to a considerable extent with an efficient mixing and a needs-based dosage such as an addition dependent on the amount of pulp.
Zudem erfordern zunehmende Kosten für Energie, Rohstoffe, Frischwasser und Chemikalien deren möglichst effizienten Einsatz. Dabei sind z.B. die Energiemengen zu berücksichtigen, die für die Erwärmung von Frischwasser für die Auflösung bzw. Verdünnung von Prozesschemikalien erforderlich sind. Eine Erwärmung der Prozesschemikalien auf Stofftemperatur ist erforderlich, um einen thermischen Schock bei der Einmischung zu vermeiden und damit eine effiziente Einmischung in den Stoff und die optimale Wirkung beispielsweise einer Retentionschemikalie zu gewährleisten. Um den Verbrauch an Prozess- und Funktionschemikalien sowie auch den Einsatz von Frischwasser als Verdünnungsmedium bei der Chemikalienaufbereitung in Grenzen zu halten, besteht ein Bedarf an einem möglichst effizienten Verfahren zur Dosierung und Einmischung von Chemikalien in den Prozessstrom während der Herstellung der Faser- und/oder Vliesstoffbahn. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen eine möglichst effiziente und kostengünstige Chemikaliendosierung und -einmischung in einen Prozessstrom, insbesondere einen Prozessstrom eines Prozesses zur Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn, erreicht werden kann. Dabei soll insbesondere eine in Abhängigkeit vom Prozessstrom, beispielsweise in Abhängigkeit von dessen Konsistenz und/oder Ladungszustand, abhängige mengengeregelte Zudosierung insbesondere einer fluiden Prozess- und/oder Funktionschemikalie ermöglicht werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. In addition, increasing costs for energy, raw materials, fresh water and chemicals require their most efficient use. In this case, for example, the amounts of energy that are required for the heating of fresh water for the dissolution or dilution of process chemicals. Warming the process chemicals to bulk temperature is necessary to avoid thermal shock during mixing, thus ensuring efficient incorporation into the fabric and optimal action of, for example, a retention chemical. In order to limit the consumption of process and functional chemicals as well as the use of fresh water as a dilution medium in the treatment of chemicals, there is a need for the most efficient method for metering and mixing of chemicals in the process stream during the production of fiber and / or nonwoven web. The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device of the type mentioned, with which the most efficient and cost-effective chemical dosing and -einmischung in a process stream, in particular a process stream of a process for producing a fiber or nonwoven web can be achieved , In particular, a dependent on the process stream, for example, depending on the consistency and / or state of charge, dependent volume-controlled metering in particular a fluid process and / or functional chemical is to be made possible. The object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10. Preferred embodiments of the method according to the invention and preferred embodiments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstroms zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein fluides Medium über einen Fluidoszillator in den Prozessstrom eingedüst wird. The process according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which is used in particular for producing a fiber or nonwoven web is characterized in that at least one fluid medium is injected into the process stream via a fluidic oscillator.
Fluidoszillatoren sind als solche bereits bekannt und können insbesondere jeweils eine Düse, eine Mischkammer und Rückströmkanäle umfassen. Fluidoszillatoren oder fluidische Oszillatoren zeichnen sich durch eine selbsterregte Schwingung in ihrem Inneren aus, die sich entweder in einem oszillierenden Freistrahl am Ausgang des Bauteils oder durch ein periodisches Umschalten zwischen zwei diskreten Auslässen äußert. Wird das Bauteil mit einem Fluid beaufschlagt, legt sich der resultierende Strahl automatisch auf einer Seite in der Mischkammer an. Stromabwärts der Mischkammer prallt der Strahl gegen eine Wand und spaltet sich in zwei Ströme auf. Der Hauptstrom verlässt das Bauteil durch einen der Auslässe. Der zweite Strom wird durch einen der sogenannten Rückstromkanäle geleitet und trifft an der Düse auf den Hauptstrom und drückt diesen an die gegenüberliegende Wand in der Mischkammer. Der Prozess verläuft dann spiegelverkehrt ab und der Strahl verlässt das Bauteil durch den anderen Auslass. Anschließend wird der Prozess wird von Neuem initialisiert. Fluidoszillatoren bieten die Möglichkeit einer hohen Durchmischung, ohne dabei den Druck zu erhöhen oder bewegliche Teile einsetzen zu müssen. Sie erzeugen an ihrem Auslass einen periodisch oszillierenden Strahl. Mögliche Ausführungsformen solcher Fluidoszillatoren sind beispielsweise auch in der EP 0 319 594 B1 beschrieben. Durch den Einsatz eines oder mehrerer solcher Fluidoszillatoren ist eine effizientere Dosierung und Einmischung von Chemikalien in den Prozessstrom möglich, womit insbesondere auch die Kosten für Energie, Rohstoffe, Frischwasser und Chemikalien minimiert werden. Bevorzugt enthält wenigstens ein über einen Fluidoszillator in den Prozessstrom eingedüstes fluides Medium wenigstens eine Chemikalie. Fluidic oscillators are already known as such and may in particular each comprise a nozzle, a mixing chamber and return flow channels. Fluidic oscillators or fluidic oscillators are characterized by a self-excited oscillation in their interior, which manifests itself either in an oscillating free jet at the output of the component or by a periodic switching between two discrete outlets. When fluid is applied to the component, the resulting jet automatically lays on one side in the mixing chamber. Downstream of the mixing chamber, the jet bounces against a wall and splits into two streams. The main flow leaves the component through one of the outlets. The second stream is passed through one of the so-called return flow channels and arrives the nozzle on the main stream and pushes it to the opposite wall in the mixing chamber. The process then runs mirror-inverted and the beam leaves the component through the other outlet. Subsequently, the process is reinitialized. Fluidic oscillators offer the potential for high mixing without increasing pressure or having to use moving parts. They produce at their outlet a periodically oscillating beam. Possible embodiments of such fluidic oscillators are also described, for example, in EP 0 319 594 B1. By using one or more such fluidic oscillators, a more efficient metering and mixing of chemicals into the process stream is possible, which in particular also minimizes the costs for energy, raw materials, fresh water and chemicals. Preferably, at least one fluid medium injected into the process stream via a fluidic oscillator contains at least one chemical.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn über wenigstens eine Anordnung aus jeweils wenigstens zwei Fluidoszillatoren fluide Medien in den Prozessstrom eingedüst werden. Dabei sind die Fluidoszillatoren einer jeweiligen Fluidoszillator-Anordnung relativ zueinander bevorzugt so angeordnet, dass deren Austrittsstrahlen in unterschiedlichen Ebenen verschwenkt werden. In particular, it is also advantageous if fluid media are injected into the process stream via at least one arrangement of in each case at least two fluidic oscillators. In this case, the fluid oscillators of a respective fluid oscillator arrangement are preferably arranged relative to one another such that their exit beams are pivoted in different planes.
Indem eine Vermischung der aus den verschiedenen Fluidoszillatoren austretenden Fluidströme stattfindet, wird die Durchmischung weiter optimiert. By mixing the fluid streams emerging from the various fluidic oscillators, the mixing is further optimized.
Dabei können beispielsweise über wenigstens eine Anordnung aus zwei Fluidoszillatoren fluide Medien in den Prozessstrom eingedüst werden, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen in orthogonalen Ebenen verschwenkt werden. Dabei können die beiden Fluidoszillatoren einer entsprechenden Fluidoszillator-Anordnung relativ zueinander beispielsweise so angeordnet werden, dass deren Austrittsstrahlen in einer vertikalen und in einer horizontalen Ebene verschwenkt werden. Diese Anordnung ermöglicht somit das gleichzeitige Austreten von Strahlen in einer vertikalen und einer horizontalen Ebene relativ zueinander, wobei beim Austreten der beiden Strahlen aus den Fluidoszillatoren eine Vermischung der beiden Ströme stattfindet. In this case, for example via at least one arrangement of two fluidic oscillators fluid media can be injected into the process stream, which are arranged relative to each other so that their exit beams are pivoted in orthogonal planes. In this case, the two fluidic oscillators a corresponding fluidic oscillator arrangement relative to each other, for example, be arranged so that the exit jets are pivoted in a vertical and in a horizontal plane. This arrangement thus enables the simultaneous emergence of beams in a vertical and a horizontal plane relative to each other, wherein the mixture of the two streams takes place when the two beams from the fluid oscillators emerge.
Es sind jedoch auch solche Ausgestaltungen des Verfahrens denkbar, bei denen über wenigstens eine Anordnung aus jeweils mehr als zwei Fluidoszillatoren fluide Medien in den Prozessstrom eingedüst werden. Dabei sind die Fluidoszillatoren relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet, dass deren Austrittsstrahlen in unterschiedlichen Ebenen verschwenkt werden. However, such embodiments of the method are also conceivable in which fluid media are injected into the process stream via at least one arrangement of more than two fluid oscillators in each case. In this case, the fluid oscillators are preferably arranged relative to one another such that their exit jets are pivoted in different planes.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden über mehrere in Umfangsrichtung um den Prozessstrom verteilte Fluidoszillatoren und/oder Fluidoszillator-Anordnungen aus jeweils mehreren Fluidoszillatoren fluide Medien in den Prozessstrom eingedüst. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention fluid media are injected into the process stream over a plurality of circumferentially distributed around the process flow fluid oscillators and / or fluid oscillator arrangements of a plurality of fluidic oscillators fluid.
Mit einer solchen Ausführung wird der Dosier- und Mischprozess weiter optimiert. With such a design, the dosing and mixing process is further optimized.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein fluides Medium über eine Kombination aus einer Mischdüse und wenigstens einem Fluidoszillator in den Prozessstrom eingedüst. Dabei kann beispielsweise eine Anordnung von wenigstens zwei Fluidgeneratoren in Kombination mit einer Mischdüse verwendet werden, wobei beispielsweise eine Chemikalie mit einem Trägerfluid vorher vermischt und dann vor der Dosierung auf z.B. einen oder mehrere in einem Winkel zueinander angeordnete Fluidoszillatoren aufgegeben wird. Mittels einer solchen Anordnung kann die zu dosierende Chemikalie beispielsweise vorgemischt in einem Trägerfluid oszillierend in einen weiteren Fluidstrom eingemischt werden. Dabei wird die Mischdüse dem Fluidoszillator bevorzugt vorgeschaltet. According to a preferred practical embodiment of the method according to the invention, at least one fluid medium is injected into the process stream via a combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator. In this case, for example, an arrangement of at least two fluid generators can be used in combination with a mixing nozzle, wherein, for example, a chemical is previously mixed with a carrier fluid and then applied prior to metering to eg one or more fluid oscillators arranged at an angle to each other. By means of such an arrangement, the chemical to be metered, for example premixed in a carrier fluid can be mixed in an oscillating manner in another fluid stream. The mixing nozzle is preferably connected upstream of the fluidic oscillator.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn der Mischdüse zumindest zwei Fluide zugeführt und in dieser miteinander vermischt und/oder zur Reaktion gebracht werden. It is also particularly advantageous if the mixing nozzle is supplied with at least two fluids and mixed and / or reacted with one another in this mixture.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstrom zeichnet sich entsprechend dadurch aus, dass sie wenigstens einen Fluidoszillator zur Eindüsung wenigstens eines fluiden Mediums in den Prozessstrom umfasst. The device according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream which in particular serves to produce a fibrous or nonwoven web is correspondingly characterized in that it comprises at least one fluid oscillator for injecting at least one fluid medium into the process stream.
Bevorzugt enthält wenigstens ein über einen solchen Fluidoszillator in den Prozessstrom eindüsbares fluides Medium wenigstens eine Chemikalie. Preferably, at least one fluid medium which can be injected into the process stream via such a fluidic oscillator contains at least one chemical.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese wenigstens eine Anordnung aus wenigstens zwei Fluid- oszillatoren zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom. Dabei sind die Fluidoszillatoren einer jeweiligen Fluidoszillator-Anordnung relativ zueinander bevorzugt so angeordnet, dass deren Austrittsstrahlen in unterschiedlichen Ebenen verschwenkt werden. According to a preferred practical embodiment of the device according to the invention, this device comprises at least one arrangement of at least two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream. In this case, the fluid oscillators of a respective fluid oscillator arrangement are preferably arranged relative to one another such that their exit beams are pivoted in different planes.
Dabei kann die Vorrichtung insbesondere wenigstens eine Anordnung aus zwei Fluidoszillatoren zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom umfassen, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen in orthogonalen Ebenen, beispielsweise in einer horizontalen und einer vertikalen Ebene, verschwenkt werden. In this case, the device may in particular comprise at least one arrangement of two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream, which are arranged relative to each other so that their exit jets in orthogonal planes, for example in a horizontal and a vertical plane, are pivoted.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Anordnung aus mehr als zwei Fluidoszillatoren zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom, die relativ zueinander insbesondere so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen in unterschiedlichen Ebenen verschwenkt werden. Preferably, the device comprises at least one arrangement of more than two fluidic oscillators for the injection of fluid media into the process stream, the relative in particular are arranged so that their exit jets are pivoted in different planes.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Vorrichtung mehrere in Umfangsrichtung um den Prozessor verteilte Fluidoszillatoren und/oder Fluidoszillator-Anordnungen aus jeweils mehreren Fluidoszillatoren zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom umfasst. It is also particularly advantageous if the device comprises a plurality of circumferentially distributed around the processor fluid oscillators and / or fluid oscillator arrangements of a plurality of fluidic oscillators for the injection of fluid media in the process stream.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese wenigstens eine Kombination aus einer Mischdüse und wenigstens einem Fluidoszillator zur Eindüsung eines fluiden Mediums in den Prozessstrom. Dabei ist die Mischdüse dem Fluidoszillator bevorzugt vorgeschaltet. According to a preferred practical embodiment of the device according to the invention, this comprises at least one combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator for injecting a fluid medium into the process stream. In this case, the mixing nozzle is preferably connected upstream of the fluidic oscillator.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Mischdüse zumindest zwei Fluide zuführbar und in der Mischdüse miteinander vermischbar und/oder zur Reaktion bringbar. According to a further expedient embodiment of the device according to the invention, at least two fluids can be fed to the mixing nozzle and can be mixed with one another and / or reacted in the mixing nozzle.
Die Mischdüsen können beispielsweise so ausgeführt sein, wie dies in der DE 10 2010 028 573 A1 oder der DE 10 2010 028 572 A1 beschrieben ist. The mixing nozzles can be designed, for example, as described in DE 10 2010 028 573 A1 or DE 10 2010 028 572 A1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit beispielsweise wenigstens ein fluides Medium und eine fluide Chemikalie in einen Prozessstrom dosiert und eingemischt werden. Bei dem Prozessstrom kann es sich insbesondere um einen fluiden Prozessstrom eines Herstellungsprozesses, vorzugsweise eines Prozesses zur Herstellung einer Faseroder Vliesstoffbahn handelt. Es kann beispielsweise eine Dosierung eines in einem Verdünnungsmedium verdünnten fluiden Mediums erfolgen, z.B. einer Prozess- oder Funktionschemikalie oder eines Partialfluidstroms in einer Mischdüse gemischt. Anschließend kann das fluide Medium in einen Fluidoszillator geleitet und anschließend in den Prozessstrom, d.h. den weiteren Fluidstrom, dosiert werden. Grundsätzlich kann mittels eines Fluidoszillators oder auch mittels einer Kombination einer Mischdüse und wenigstens eines Fluidoszillators auch lediglich ein Fluid dosiert werden. Die Ausströmung eines Fluidoszillators kann beispielsweise senkrecht oder transversal zur Fluidströmung des Fluidstroms angeordnet sein, in den die Mischung ausströmt. Zudem können auch mehrere Kombinationen aus Mischdüse und Fluid- oszillator beispielsweise um eine Rohrleitung angeordnet sein. Durch die Überlappung des Strahlbildes einzelner Fluidoszillatoren mit dem Strahlbild jeweils benachbarter Fluidoszillatoren kann eine gleichmäßige Querverteilung in den Prozessstrom erreicht werden. Thus, for example, at least one fluid medium and one fluid chemical can be metered and mixed into a process stream by means of the method or device according to the invention. The process stream may in particular be a fluid process stream of a production process, preferably a process for producing a fiber or nonwoven web. For example, a metered addition of a fluid medium diluted in a dilution medium, for example a process or functional chemical or a partial fluid stream, may be mixed in a mixing nozzle. Subsequently, the fluid medium can be passed into a fluidic oscillator and then metered into the process stream, ie the further fluid stream. In principle, only one fluid can be metered by means of a fluidic oscillator or by means of a combination of a mixing nozzle and at least one fluidic oscillator. The outflow of a fluidic oscillator can, for example, be arranged perpendicularly or transversely to the fluid flow of the fluid flow into which the mixture flows. In addition, several combinations of mixing nozzle and fluidic oscillator can be arranged, for example, around a pipeline. By overlapping the jet pattern of individual fluidic oscillators with the jet pattern of respectively adjacent fluidic oscillators, a uniform transverse distribution into the process stream can be achieved.
Mittels der Winkeländerung kann so z.B. die Durchdringung des Prozessstromes eingestellt werden. Damit ist es beispielsweise möglich, einen zu dosierenden Partialfluidstrom oder einen Chemikaliendosierstrom in seiner Intensität in der Weise zu beeinflussen, dass dieser den Prozessstrom nicht ganz durchdringt und so den Prozessstrom beispielsweise lediglich bis zur Mitte durchdringt. Mittels der einstellbaren Strahlintensität kann die für die Eindosierung benötigte Energie regelbar eingestellt werden, so dass der Dosierprozess energieeffizient geführt werden kann. By means of the angle change, e.g. the penetration of the process stream can be adjusted. Thus, it is possible, for example, to influence a metered partial fluid flow or a chemical metering in its intensity in such a way that it does not completely penetrate the process stream and thus penetrates the process stream, for example, only to the middle. By means of the adjustable beam intensity, the energy required for metering can be adjusted controllably, so that the metering process can be performed energy-efficiently.
Mittels des Dosierprinzips kann erreicht werden, dass der gesamte Prozessstrom zur Herstellung einer Papier- oder Vliesstoffbahn, beispielsweise einer Faser- oder Vliesstoffsuspension, im Wesentlichen gleichzeitig von der fluiden Prozess- oder Funktionschemikalie durchdrungen und die fluide Prozess- oder Funktionschemikalie dabei mit dem Prozessstrom gemischt wird. Wesentlich ist hierbei, dass die fluide Prozess- oder Funktionschemikalie bereits gleichmäßig verteilt in den Prozessstrom eingemischt wird. Bei der fluiden Chemikalie kann es sich zudem um eine Mischung aus Prozess- und Funktionschemikalie handeln. Zudem kann es sich um einen in einem fluiden Medium suspendierten Feststoff wie z.B. um eine Füllstoffslurry handeln. Die Austrittsdüsen des Fluidoszillators können insbesondere in der Weise angeordnet sein, dass diese wenigstens einen Teil eines Kreisbogens (Bogenlänge) auf einer zylindrischen, gekrümmten Oberfläche, beispielsweise einer Rohrleitung, abdecken, wobei bei mehreren nebeneinandergeordneten Öffnungen jeweils ein Kreissegment durch jeweils eine Düsenanordnung abgedeckt sein kann und somit eine komplette ringförmige Anordnung um den zylindrischen Umfang eines Rohres durch eine entsprechende Anzahl von Düsenanordnungen (Fluidoszillatoren) gegeben ist. Auf diese Art können die Dosierströme sehr effizient mit dem gesamten Prozessstrom vermischt werden. By means of the metering principle it can be achieved that the entire process stream for producing a paper or nonwoven web, for example a fibrous or nonwoven suspension, is penetrated essentially simultaneously by the fluid process or functional chemical and the fluid process or functional chemical is mixed with the process stream , It is essential here that the fluid process or functional chemical is mixed evenly distributed in the process stream. The fluid chemical may also be a mixture of process and functional chemical. In addition, it may be a solid suspended in a fluid medium, such as a filler slurry. The outlet nozzles of the fluidic oscillator can in particular be arranged in such a way that they cover at least part of a circular arc (arc length) on a cylindrical, curved surface, for example a pipeline, wherein in the case of a plurality of juxtaposed openings, one circular segment can be covered by a respective nozzle arrangement and thus a complete annular arrangement around the cylindrical circumference of a pipe through a corresponding number of nozzle arrangements (fluidic oscillators) is given. In this way, the metering streams can be very efficiently mixed with the entire process stream.
Bei einem jeweiligen Partialstrom kann es sich beispielsweise um einen Teil des Prozessstromes selbst handeln. Es kann sich dabei jedoch beispielsweise auch um andere Prozessströme, wie z.B. Siebwasser, oder Filtrate, wie Klarfiltrat oder Superklarfiltrat oder auch Frischwasser, so z.B. Warmwasser, handeln. For example, a particular partial stream may be part of the process stream itself. However, it may also be, for example, other process streams, such as e.g. White water, or filtrates, such as clear filtrate or super clear filtrate or also fresh water, e.g. Hot water, act.
Bei der zu dosierenden Chemikalie kann es sich beispielsweise um ein Retentionsmittel handeln, beispielsweise um Polyacrylamid (PAM), Polyethylenimin (PEI), Polyamidoamin (PAAm), vernetzbare Polyamidamin-Harze, PolyDADMAC, Polyvinylamin (PVAm) oder Polyethylenoxid (PEO). Zudem kann es sich bei der zu dosierenden Chemikalie beispielsweise auch um ein Mikropartikel bzw. Nanopartikel handeln, z.B. um Betonit oder ein Silikat. The chemical to be metered may be, for example, a retention agent, for example polyacrylamide (PAM), polyethyleneimine (PEI), polyamidoamine (PAAm), crosslinkable polyamidoamine resins, PolyDADMAC, polyvinylamine (PVAm) or polyethylene oxide (PEO). In addition, the chemical to be metered may also be, for example, a microparticle or nanoparticle, e.g. Concrete or a silicate.
Ferner kann es sich bei der zu dosierenden Chemikalie um Stärke oder ein Biozid, oder z.B. um einen Farbstoff oder einen optischen Aufheller handeln. Further, the chemical to be dosed may be starch or a biocide, or e.g. to act a dye or an optical brightener.
Weiter kann es sich bei der Chemikalie um Neutralleimungsmittel wie z.B. AKD (Alkylketendimer) oder ASA (Alkenylbernsteinsäureanhydrid) handeln. Further, the chemical may be neutralizing agents, e.g. AKD (alkyl ketene dimer) or ASA (alkenyl succinic anhydride) act.
Bei der zu dosierenden Chemikalie kann es sich generell um alle insbesondere bei der Papierherstellung eingesetzten Chemikalien und Additive handeln, die in eine fluide Form (Lösung, Dispersion oder Suspension) gebracht werden können. Daneben kann mittels der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator auch ein Gas neben einem Fluidstrom oder mehreren weiteren Fluidströmen dosiert werden. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Zuführungseinrichtung beispielsweise des Partialfluidstroms oder des Chemikaliendosierstroms ist dabei zweckmäßigerweise so hoch zu wählen, dass sich keine Ablagerungen bilden können. Die Strömungsgeschwindigkeit kann sich dabei insbesondere im Bereich von 0,05 bis 20 m/s, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 m/s und besonders im Bereich von 0,1 bis 5 m/s bewegen. The chemicals to be dosed may generally be all chemicals and additives used in papermaking in particular fluid form (solution, dispersion or suspension) can be brought. In addition, by means of the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, a gas can also be metered in addition to a fluid flow or a plurality of further fluid flows. The flow rate in the feed device, for example, of the partial fluid flow or the chemical metering flow is expediently to be chosen so high that no deposits can form. The flow rate may in particular be in the range of 0.05 to 20 m / s, preferably in the range of 0.1 to 10 m / s and especially in the range of 0.1 to 5 m / s.
Eine jeweilige Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator ist mit Vorteil insbesondere auch zur Erzeugung einer Fällungsreaktion mit anschließender Dosierung einsetzbar. A particular combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be used with advantage in particular also for generating a precipitation reaction with subsequent metering.
Dabei ist die Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator nicht auf die ausschließliche Dosierung von flüssigen, fluiden Chemikalien beschränkt. So können in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator neben flüssigen, fluiden Chemikalien auch ein Gas, wie z.B. CO2 und z.B. Kalkhydrat, z.B. als Suspension (Kalkmilch, Aufschlämmung von Kalziumhydroxid in Wasser) oder als Kalkwasser zur Reaktion gebracht werden. The combination of mixing nozzle and fluidic oscillator is not limited to the exclusive dosage of liquid, fluid chemicals. Thus, in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, in addition to liquid, fluid chemicals, a gas, such as e.g. CO2 and e.g. Hydrated lime, e.g. as a suspension (milk of lime, slurry of calcium hydroxide in water) or as lime water to be reacted.
Die Löslichkeit von Kalkhydrat Ca(OH)2 in Wasser beträgt nur 1 ,7 g/l bei 20°C, wobei sich die Löslichkeit bei zunehmender Temperatur verringert. Vorzugsweise wird deshalb eine Kalkmilchsuspension eingesetzt, die dann eine wesentlich höhere Konzentration von z.B. 30 bis 150 g/l an Ca(OH)2 aufweist. Es kann beispielsweise auch eine hochreine wässrige Lösung aus Kalkhydrat eingesetzt werden und in dem, mittels der Misch-/Reaktions-/Düsenanordnung, bereitgestellten Mischraum mit CO2 zur Reaktion gebracht werden. Es kann beispielsweise auch ein kohlensaures Wasser in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator in Reaktion mit einer Aufschlämmung von Kalk (Kalkmilch) oder einer wässrigen Lösung von Kalkhydrat gebracht werden. Bei der Herstellung von Kalkmilch aus Kalkhydrat Ca(OH)2 kann die Suspension sofort auf die Gebrauchskonzentration eingestellt werden. Denkbar ist beispielsweise auch, die Gebrauchskonzentration direkt in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator vor dem Kontakt mit dem CO2 durch die Einmischung eines weiteren Verdünnungsfluids in einer vorgeschalteten Mischzone einzustellen. The solubility of hydrated lime Ca (OH) 2 in water is only 1.7 g / l at 20 ° C., the solubility decreasing as the temperature increases. Preferably, therefore, a Kalkmilchsuspension is used, which then has a much higher concentration of, for example, 30 to 150 g / l of Ca (OH) 2 . For example, it is also possible to use a high-purity aqueous solution of hydrated lime and to react it with CO2 in the mixing space provided by means of the mixing / reaction / nozzle arrangement. For example, carbonic acid water may also be brought in the combination of the mixing nozzle and the fluidic oscillator in reaction with a slurry of lime (lime milk) or an aqueous solution of hydrated lime. In the production of calcium hydroxide from hydrated lime Ca (OH) 2 , the suspension can be adjusted immediately to the use concentration. It is also conceivable, for example, to adjust the use concentration directly in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator prior to contact with the CO2 by mixing in another dilution fluid in an upstream mixing zone.
Bei der Verwendung von Kalkmilch kann es auch von Vorteil sein, wenn in der Zuführung zur Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator ein Filter vorgeschaltet ist, damit unlösliche Bestandteile zurückgehalten werden, um Verstopfungen des Dosiersystems auszuschließen. Bei der Dosierung von Kalkwasser kann auf Filter verzichtet werden. Bei der Verwendung von Kalkmilch sollte die Strömungsgeschwindigkeit zweckmäßigerweise 1 ,0 m/s nicht unterschreiten und vorzugsweise größer 1 ,5 m/s gewählt werden. Insbesondere bei größeren Leitungslängen bzw. Zuführungen zur Düsenanordnung größer als 20 m ist die Dosierung der Kalkmilch aus einem Ringleitungssystem von Vorteil, um Ablagerungen im Leitungssystem zu vermeiden. When using lime milk, it may also be advantageous if a filter is connected upstream in the feed to the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, so that insoluble constituents are retained in order to prevent clogging of the metering system. When dosing lime water, filters can be dispensed with. When using lime milk, the flow rate should expediently not fall below 1, 0 m / s and preferably greater than 1, 5 m / s are selected. Especially with larger line lengths or feeds to the nozzle assembly greater than 20 m, the dosage of lime from a loop system is advantageous to avoid deposits in the piping system.
Bei der Verwendung einer Kalkhydrat-Suspension (Kalkmilch) werden besondere Anforderungen an die Kornverteilung und die Korngröße gestellt, da diese Parameter die Reaktionsfähigkeit der Kalkmilch wesentlich beeinflussen. Die Korngrößenverteilung sollte möglichst homogen sein, um die bei der Reaktion mit Kohlendioxid erreichte Ausfällung an Kalziumcarbonat effizient ablaufen zu lassen. Eingesetzt werden kann insbesondere ein Kalkhydrat Ca(OH)2, dessen homogenes Kornspektrum aus vielen kleinen Partikeln besteht, da die Reaktionsgeschwindigkeit im Wesentlichen von der Partikelgröße beeinflusst wird. Bevorzugt kommt es in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator zu einer Fällungsreaktion, z.B. durch die Reaktion von Kalkmilch und Kohlendioxid, wobei das so erzeugte gefällte Kalziumcarbonat mittels eines weiteren Fluidstroms (Injektionsstroms) oder der vorzugsweise wässrigen Phase der Kalkmilch in den Prozessstrom dosiert werden kann. Mittels der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator können dabei gleichzeitig die Fällungsreaktion und die Dosierung in den Prozessstrom erfolgen. When using a hydrated lime suspension (lime milk) special requirements are placed on the particle size distribution and grain size, as these parameters significantly influence the reactivity of the milk of lime. The particle size distribution should be as homogeneous as possible in order to allow the precipitation of calcium carbonate achieved in the reaction with carbon dioxide to proceed efficiently. Can be used in particular a hydrated lime Ca (OH) 2 , whose homogeneous grain spectrum consists of many small particles, since the reaction rate is essentially influenced by the particle size. Preferably, in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, a precipitation reaction occurs, for example through the reaction of milk of lime and carbon dioxide, whereby the precipitated calcium carbonate thus produced can be metered into the process stream by means of a further fluid stream (injection stream) or the preferably aqueous phase of the lime milk. By means of the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, the precipitation reaction and the metering into the process stream can take place simultaneously.
Von Vorteil zudem, wenn eine Zusammenführung der jeweiligen Reaktionspartner in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator erfolgt und damit wenigstens eine Mischzone ausgebildet wird, wobei durch die Geometrie der entsprechenden Zone die Verweil- bzw. Reaktionszeit eingestellt werden kann. Bei der Applikation von CO2 kann die Ausführung einer möglichen Zusammenführung in der Reaktions-Mischzone aus einer Vielzahl von Bohrungen mit einem vorzugsweise relativ kleinen Durchmesser ausgeführt sein. It is also advantageous if there is a combination of the respective reaction partners in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator and thus at least one mixing zone is formed, wherein the dwell or reaction time can be adjusted by the geometry of the corresponding zone. In the application of CO 2 , the execution of a possible combination in the reaction mixing zone can be made of a plurality of bores with a preferably relatively small diameter.
Bevorzugt erfolgt die (primäre) Fällungsreaktion des Kalziumcarbonats außerhalb des Prozessstroms oder des konstanten Teils der Papiermaschine in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator, so dass durch die Wahl des Injektionsmediums der Prozess der Fällungsreaktion beeinflusst werden kann. The (primary) precipitation reaction of the calcium carbonate outside the process stream or the constant part of the paper machine preferably takes place in the combination of mixing nozzle and fluid oscillator, so that the process of the precipitation reaction can be influenced by the choice of the injection medium.
Bei der Wahl eines Prozesswassers, das keine Faserbestandteile enthält, z.B. gefiltertes Filtrat oder Filtrat bzw. Frischwasser, kann aufgrund der Fällungsreaktion in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator Kalziumcarbonat bereitgestellt werden, das in einen Prozessstrom dosiert wird. Bei der Verwendung der Faserstoffsuspension selbst, beispielsweise eines Partialfluidstroms als Injektionsstrom, kann die Fällungsreaktion auf den im Partialfluidstrom enthaltenen Faserstoff bereits in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator erfolgen. Mittels der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator können beispielsweise die folgenden verschiedenen Applikationsformen von Kalziumcarbonat bereitgestellt werden: When choosing a process water that contains no fiber components, such as filtered filtrate or filtrate or fresh water, calcium carbonate can be provided due to the precipitation reaction in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, which is dosed into a process stream. When using the pulp suspension itself, for example a partial flow of fluid as the injection stream, the precipitation reaction to the pulp contained in the partial fluid flow can already take place in the combination of mixing nozzle and fluid oscillator. By means of the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, for example, the The following different forms of application of calcium carbonate are provided:
1 ) Der Dosierung eines in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator auf die Faser des Partialfluidstroms gefällten Kalziumcarbonats (bei der Verwendung eines Teilstoffstroms der Faserstoffsuspension als Injektionsstrom). 1) The dosage of a precipitated in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator on the fiber of the partial fluid flow calcium carbonate (when using a partial flow of the pulp suspension as an injection stream).
2) Dosierung eines gefällten Kalziumcarbonats mittels der Kombination aus 2) dosage of a precipitated calcium carbonate by means of the combination of
Mischdüse und Fluidoszillator bei der Verwendung eines faserstofffreien Injektionsstroms (Filtrat, gefiltertes Flotat oder Frischwasser).  Mixing nozzle and fluidic oscillator when using a fiber-free injection stream (filtrate, filtered flotate or fresh water).
3) Verwendung der Kalkmilch-Suspension selbst als Injektionsstrom ohne weiteres Fluid und gleichzeitige Reaktion der Kalkmilch mit dem CO2 in der Misch- (Reaktions-)Zone der Kombination aus Mischzone und Fluidoszillator unmittelbar vor der Dosierung. 3) Use of the lime suspension itself as an injection stream without further fluid and simultaneous reaction of the lime with the CO2 in the mixing (reaction) zone of the combination of mixing zone and fluidic oscillator immediately before dosing.
Es können beispielsweise auch der pH-Wert oder andere Parameter wie z.B. die Temperatur des Injektionsfluids hinsichtlich des Erreichens optimaler Fällungsbedingungen in einer der Fällungsreaktion vorgeschalteten Mischzone derselben Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator eingestellt werden. For example, the pH or other parameters, e.g. the temperature of the injection fluid with respect to reaching optimum precipitation conditions in a mixing zone upstream of the precipitation reaction of the same combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be adjusted.
Vorteilhafterweise findet eine Reaktion des Kohlendioxids und der Kalkmilch außerhalb des Prozessstroms, vorzugsweise in einem Partialstrom der Faserstoffsuspension, bereits in der Misch-Reaktions-/Düsenanordnung statt. Das so bereits in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator auf die Fasern der Suspension des Partialstroms ausgefällte Kalziumcarbonat (Primärreaktion) wird dann in den Prozessstrom dosiert. Die Reaktion der Kalkmilch und des Kohlendioxids in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator kann dabei durch die Änderung der Einmischbedingungen wesentlich selektiver erfolgen, als dies im Prozessstrom selbst möglich ist. So kann z.B. die Blasengröße und die Anzahl der Gasblasen des Kohlendioxids mittels der Bohrungsdurchmesser und der Anzahl der Bohrungen in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator (Mischzone) eingestellt werden. Während der Primärreaktion in der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator nicht umgesetzte Kalkmilch, bzw. nicht in Reaktion gebrachtes CO2, kann dann während der Sekundärreaktion im Prozessstrom vollständig miteinander reagieren. Durch die Geometrie der Kommunikation aus Mischdüse und Fluidoszillator kann die notwendige Reaktionszeit erheblich reduziert werden, so dass die eigentliche primäre Umsetzung (Primärreaktion) bereits in weniger als 3 s, vorzugsweise weniger als 1 s, abgeschlossen ist. Advantageously, a reaction of the carbon dioxide and the milk of lime outside the process stream, preferably in a partial stream of the pulp suspension, already takes place in the mixing reaction / nozzle arrangement. The already precipitated in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator on the fibers of the suspension of the partial flow calcium carbonate (primary reaction) is then metered into the process stream. The reaction of the milk of lime and the carbon dioxide in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator can be done much more selectively by changing the mixing conditions, as in the process stream even possible. For example, the bubble size and the number of gas bubbles of the carbon dioxide can be adjusted by means of the bore diameter and the number of holes in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator (mixing zone). During the primary reaction in the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator, unreacted milk of lime or unreacted CO2 can then react completely with one another during the secondary reaction in the process stream. Due to the geometry of the communication from the mixing nozzle and the fluidic oscillator, the necessary reaction time can be considerably reduced, so that the actual primary reaction (primary reaction) is completed in less than 3 s, preferably less than 1 s.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Fällungsreaktion mittels der Größe der Gasblasen gesteuert und die Effizienz gesteigert werden. By means of the device according to the invention, the precipitation reaction can be controlled by means of the size of the gas bubbles and the efficiency can be increased.
Durch die Zerlegung in einen mehrstufigen Reaktionsprozess kann die Effizienz der Umsetzung von Kalkmilch und CO2 erheblich gesteigert werden. Ferner kann die Homogenität des gefällten Kalziumcarbonats durch die Geometrie der Kombination aus Mischdüse und Fluidoszillator und der Mischungsparameter eingestellt werden. Damit kann die Kristallstruktur des gefällten Kalziumcarbonats hinsichtlich der geforderten Papiereigenschaften, z.B. hinsichtlich der Opazität und der Lichtstreuung und des Bulks etc., beeinflusst werden. Mittels eines entsprechend mehrstufigen Verfahrens wird zudem eine gleichmäßigere Verteilung des gefällten Kalziumcarbonats auf dem Faserstoff erreicht, womit die optischen Eigenschaften und die Retention des so eingebrachten Kalziumcarbonats erheblich verbessert werden. By decomposing into a multi-stage reaction process, the efficiency of the conversion of milk of lime and CO 2 can be significantly increased. Furthermore, the homogeneity of the precipitated calcium carbonate can be adjusted by the geometry of the combination of mixing nozzle and fluidic oscillator and the mixing parameters. Thus, the crystal structure of the precipitated calcium carbonate in terms of the required paper properties, for example, in terms of opacity and light scattering and the bulk, etc., can be influenced. By means of a suitably multistage process, moreover, a more uniform distribution of the precipitated calcium carbonate on the pulp is achieved, whereby the optical properties and the retention of the calcium carbonate introduced in this way are considerably improved.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Fluidoszillators einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the drawing; in this show: 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a fluidic oscillator of a device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung aus zwei Fluidoszillatoren einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 is a schematic representation of an exemplary arrangement of two fluidic oscillators of a device according to the invention,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung aus drei Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary arrangement of three
Fluidoszillatoren einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren in Umfangsrichtung um den Prozessstrom verteilten Fluidoszillator-Anordnungen,  4 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a device according to the invention with a plurality of circumferentially distributed around the process flow fluid oscillator arrangements,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kombination aus einer Mischdüse und einem Fluidoszillator einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 5 shows a schematic representation of an exemplary combination of a mixing nozzle and a fluidic oscillator of a device according to the invention,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Mischdüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Mischdüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 6 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention, FIG. 7 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Mischdüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 8 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Mischdüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und 9 is a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle of a device according to the invention, and
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer mit einer Absperreinrichtung versehenen Mischdüse einer 10 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a mixing nozzle provided with a shut-off device
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform eines Fluidoszillators 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstroms 12 (vgl. auch Fig. 4). Der Fluidoszillator 10 umfasst eine Düse 14, eine Misch- und/oder Reaktionskammer 16 sowie Rückströmkanäle 18. Device according to the invention. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a fluidic oscillator 10 of a device according to the invention for metering and mixing at least one fluid medium into a process stream 12 serving in particular for producing a fibrous or nonwoven web (compare also FIG. The fluidic oscillator 10 comprises a nozzle 14, a mixing and / or reaction chamber 16 and return flow channels 18.
Der Fluidoszillator 10 zeichnet sich durch eine selbsterregte Schwingung in seinem Inneren aus, die sich in einem oszillierenden Freistrahl an seinem Auslass 20 äußert. The fluidic oscillator 10 is characterized by a self-excited oscillation in its interior, which manifests itself in an oscillating free jet at its outlet 20.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Anordnung 22 aus zwei Fluidoszillatoren 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen 24 in orthogonalen Ebenen 26, 26', hier beispielsweise in einer horizontalen und einer vertikalen Ebene verschwenkt werden. 2 shows a schematic representation of an exemplary arrangement 22 of two fluidic oscillators 10 of the device according to the invention, which are arranged relative to each other such that their exit beams 24 are pivoted in orthogonal planes 26, 26 ', here for example in a horizontal and a vertical plane.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Anordnung 22 aus drei Fluidoszillatoren 10 zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom 12, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen 24 in drei unterschiedlichen Ebenen 26, 26', 26" verschwenkt werden. 3 shows a schematic representation of an exemplary arrangement 22 of three fluidic oscillators 10 for injecting fluid media into the process stream 12, which are arranged relative to one another such that their exit jets 24 are pivoted in three different planes 26, 26 ', 26 ".
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren in Umfangsrichtung um den Prozessstrom 12 bzw. ein diesen Prozessstrom 12 führendes Rohr 28 verteilten Fluidoszillator-Anordnungen 22. Dabei umfassen die Fluidoszillator-Anordnungen 22 im vorliegenden Fall beispielsweise jeweils zwei Fluidoszillatoren 10 zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom 12, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittsstrahlen 24 in orthogonalen Ebenen verschwenkt werden. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the device according to the invention with a plurality of circumferentially distributed around the process stream 12 and a process pipe 12 leading pipe 28 fluid oscillator assemblies 22. The fluid oscillator assemblies 22 in the present case, for example, each two fluidic oscillators 10 for the injection of fluid media in the process stream 12, which are arranged relative to each other so that their exit jets 24 are pivoted in orthogonal planes.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Kombination aus einer Mischdüse 32 und einem Fluidoszillator 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Fluidoszillator 10 umfasst denselben Aufbau wie der anhand der Fig. 1 bereits beschriebene Fluidoszillator, wobei einander entsprechenden Teilen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind. Die Mischdüse 32 umfasst im Wesentlichen zwei Düsen 34, 36, die ein erstes Fluid 1 und ein zweites Fluid 3 in den Fluidoszillator 10 eindüsen. Wie anhand der Fig. 5 zu erkennen ist, liegen die Austrittsöffnungen der beiden Düsen 34, 36 im vorliegenden Fall beispielsweise in einer Ebene, wobei die Austrittsöffnung der Düse 36 innerhalb der Austrittsöffnung der Düse 34 liegt. Fig. 5 shows a schematic representation of an exemplary combination of a mixing nozzle 32 and a fluidic oscillator 10 of the device according to the invention. The fluidic oscillator 10 has the same structure as the fluidic oscillator already described with reference to FIG. 1, wherein like reference numerals are assigned to corresponding parts. The mixing nozzle 32 essentially comprises two nozzles 34, 36, which inject a first fluid 1 and a second fluid 3 into the fluidic oscillator 10. As can be seen with reference to FIG. 5, the outlet openings of the two nozzles 34, 36 are in the present case, for example, in a plane, wherein the outlet opening of the nozzle 36 is located within the outlet opening of the nozzle 34.
Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung nochmals eine Mischdüse 32 der Art, wie sie bereits anhand der Fig. 5 beschrieben wurde. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet. Der Übergangsbereich zum (hier nicht mehr dargestellten) Fluidoszillator 10 ist in der vorliegenden Darstellung mit 38 bezeichnet. Fig. 6 shows in a schematic representation again a mixing nozzle 32 of the type, as has already been described with reference to FIG. 5. Corresponding parts are assigned the same reference numerals. The transition region to the (not shown here), the fluidic oscillator 10 is designated in the present illustration with 38.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem ersten Fluid 1 beispielsweise um einen Partialfluidstrom und bei dem zweiten Fluid 3 beispielsweise um einen Chemikaliendosierstrom handeln. Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Mischdüse 32 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich von der in der Fig. 6 dargestellten Mischdüse 32 nur dadurch unterscheidet, dass sich die Düse 36 für das zweite Fluid 3 durch die Düsenöffnung der Düse 34 hindurch in den (nicht gezeigten) Fluidoszillator 10 erstreckt. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet. For example, in the present embodiment, the first fluid 1 may be a partial fluid flow and the second fluid 3 may be, for example, a chemical dosing flow. 7 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32 of the device according to the invention, which differs from the mixing nozzle 32 shown in FIG. 6 only in that the nozzle 36 for the second fluid 3 passes through the nozzle opening of the nozzle 34 extends into the (not shown), the fluidic oscillator 10. Corresponding parts are assigned the same reference numerals.
Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Mischdüse der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zusätzlich zu den Düsen 34 und 36 zur Eindüsung des beispielsweise durch einen Partialfluidstrom gebildeten Fluids 1 und des beispielsweise durch einen Chemikaliendosierstrom gebildeten Fluids 3 in den (nicht gezeigten) Fluidoszillator 10 weitere Düsen 40, 42 zur Eindüsung eines beispielsweise durch einen Partialfluidstrom gebildeten weiteren Fluids 2 bzw. eines beispielsweise durch einen Chemikalienstrom 4 gebildeten weiteren Fluids 4 in den Fluidoszillator 10 umfasst. Dabei liegen die Austrittsöffnungen sämtlicher Düsen 34, 36, 40, 42 in einer Ebene im Bereich des Übergangs zum Fluidoszillator 10. Fig. 8 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle of the device according to the invention, in addition to the nozzles 34 and 36 for injection of the fluid formed for example by a Partialfluidstrom 1 and the example formed by a chemical dosing Fluid 3 in the (not shown) the fluidic oscillator 10 further nozzles 40, 42 for injecting a further fluid formed for example by a Partialfluidstrom 2 or a further example formed by a chemical stream 4 further fluid 4 in the fluidic oscillator 10 includes. In this case, the outlet openings of all the nozzles 34, 36, 40, 42 lie in a plane in the region of the transition to the fluidic oscillator 10.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Mischdüse 32, die sich von der anhand der Fig. 8 beschriebenen Mischdüse 32 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die Düsen 36 und 42 sich über die Ebene des Übergangs 38 hinaus in den Fluidoszillator 10 hineinerstrecken. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet. 9 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32, which differs substantially from the mixing nozzle 32 described with reference to FIG. 8 only in that the nozzles 36 and 42 extend beyond the plane of the transition 38 into the fluid oscillator 10 into it. Corresponding parts are assigned the same reference numerals.
Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Mischdüse 32 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 10 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a mixing nozzle 32 of the device according to the invention.
Die Mischdüse 32 umfasst einen ersten Strömungskanal 44, einen zweiten Strömungskanal 46, der den ersten Strömungskanal ringförmig umgibt, sowie einen dritten Strömungskanal 48, der den zweiten Strömungskanal 46 ringförmig umgibt. Der innere Strömungskanal 44 erstreckt sich durch die Austrittsöffnung des Strömungskanals 46 hindurch in eine Mischkammer 50, in der die über die Strömungskanäle 44 bis 48 zugeführten Fluide vor einer Eindüsung in den Fluidoszillator 10 vorgemischt werden. Dabei kann beispielsweise eine Mischung aus einer Chemikalie und z.B. zweier anderer Fluide in wenigstens einer Mischkammer 50 vorgemischt werden und die Mischung anschließend in den Fluidoszillator 10 bzw. eine Fluidoszillator-Anordnung 22 eingedüst werden. The mixing nozzle 32 comprises a first flow channel 44, a second flow channel 46, which surrounds the first flow channel in an annular manner, and a third flow channel 48, which surrounds the second flow channel 46 in an annular manner. The inner flow channel 44 extends through the outlet opening of the flow channel 46 into a mixing chamber 50 in which the fluids supplied via the flow channels 44 to 48 are premixed prior to injection into the fluidic oscillator 10. For example, a mixture of a chemical, e.g. two other fluids are premixed in at least one mixing chamber 50 and the mixture is then injected into the fluidic oscillator 10 and a fluidic oscillator assembly 22, respectively.
Weitere denkbare Mischdüsen sind beispielsweise in der DE 10 2010 028 572 A1 beschrieben. Bezugszeichenliste Further conceivable mixing nozzles are described, for example, in DE 10 2010 028 572 A1. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Fluid, Partialfluidstrom 1 fluid, partial fluid flow
2 Fluid, Partialfluidstrom  2 fluid, partial fluid flow
3 Fluid, Chemikaliendosierstrom 3 fluid, chemical dosing flow
4 Fluid, Chemikalienstrom 4 fluid, chemical flow
10 Fluidoszillator  10 fluidic oscillator
12 Prozessstrom  12 process stream
14 Düse  14 nozzle
16 Misch- und/oder Reaktionskammer 16 mixing and / or reaction chamber
18 Rückströmkanal 18 return flow channel
20 Auslass  20 outlet
22 Fluidoszillator-Anordnung  22 fluidic oscillator arrangement
24 Austrittsstrahl  24 exit jet
26 Ebene  26 level
26' Ebene  26 'level
26" Ebene  26 "level
28 Rohr  28 pipe
30 Kombination  30 combination
32 Mischdüse  32 mixing nozzle
34 Düse  34 nozzle
36 Düse  36 nozzle
38 Übergang  38 transition
40 Düse  40 nozzle
42 Düse  42 nozzle
44 erster Strömungskanal  44 first flow channel
46 zweiter Strömungskanal  46 second flow channel
48 dritter Strömungskanal  48 third flow channel
50 Mischkammer  50 mixing chamber
52 Absperreinrichtung  52 shut-off device

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstrom (12), bei dem wenigstens ein fluides Medium über einen Fluidoszillator (10) in den Prozessstrom (12) eingedüst wird. 1. A method for metering and mixing at least one fluid medium in a particular the production of a fibrous or nonwoven web serving process stream (12), wherein at least one fluid medium via a fluidic oscillator (10) is injected into the process stream (12).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein über einen Fluidoszillator (10) in den Prozessstrom (12) eingedüstes fluides Medium wenigstens eine Chemikalie enthält.  In this way, at least one fluid medium injected into the process stream (12) via a fluidic oscillator (10) contains at least one chemical.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über wenigsten eine Anordnung (22) aus jeweils wenigstens zwei Fluidoszillatoren (10) fluide Medien in den Prozessstrom (12) eingedüst werden, wobei die Fluidoszillatoren (10) einer jeweiligen Fluidoszillator-Anordnung (22) relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in unterschiedlichen Ebenen (26, 26', 26") verschwenkt werden.  characterized in that at least one arrangement (22) of at least two fluidic oscillators (10) fluid media are injected into the process stream (12), wherein the fluidic oscillators (10) of a respective fluidic oscillator arrangement (22) are preferably arranged relative to each other in that its exit jets (24) are pivoted in different planes (26, 26 ', 26 ").
4. Verfahren nach Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über wenigstens eine Anordnung (22) aus zwei Fluidoszillatoren (10) fluide Medien in den Prozessstrom (12) eingedüst werden, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in orthogonalen Ebenen (26, 26') verschwenkt werden.  characterized in that via at least one arrangement (22) of two fluidic oscillators (10) fluid media are injected into the process stream (12), which are arranged relative to each other so that their exit beams (24) in orthogonal planes (26, 26 ') be pivoted.
5. Verfahren nach Anspruch 3, 5. The method according to claim 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über wenigstens eine Anordnung (22) aus jeweils mehr als zwei Fluidoszillatoren (10) fluide Medien in den Prozessstrom (12) eingedüst (24) werden, die relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in unterschiedlichen Ebenen (26, 26', 26") verschwenkt werden. characterized in that at least one arrangement (22) of more than two fluidic oscillators (10) fluid media in the process stream (12) are injected (24), which are preferably arranged relative to each other so that their exit beams (24) in different planes (26, 26 ', 26 ") are pivoted.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 6. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über mehrere in Umfangsrichtung um den Prozessstrom (12) verteilte Fluidoszillatoren (10) und/oder Fluidoszillator-Anordnungen aus jeweils mehreren Fluidoszillatoren (10) fluide Medien in den Prozessstrom (12) eingedüst werden.  This means that fluid media are injected into the process stream (12) via a plurality of fluid oscillators (10) distributed in the circumferential direction around the process flow (12) and / or fluid oscillator arrangements from a plurality of fluid oscillators (10).
7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 7. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein fluides Medium über eine Kombination (30) aus einer Mischdüse (32) und wenigstens einem Fluidoszillator (10) in den Prozessstrom (12) eingedüst wird.  In this way, at least one fluid medium is injected into the process stream (12) via a combination (30) from a mixing nozzle (32) and at least one fluid oscillator (10).
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mischdüse (32) dem Fluidoszillator (10) vorgeschaltet wird.  in that the mixing nozzle (32) is connected upstream of the fluidic oscillator (10).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, 9. The method according to claim 7 or 8,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Mischdüse (32) zumindest zwei Fluide zugeführt und in dieser miteinander vermischt und/oder zur Reaktion gebracht werden.  In this way, at least two fluids are fed to the mixing nozzle (32) and mixed and / or reacted with one another in the mixing nozzle (32).
10. Vorrichtung zur Dosierung und Einmischung wenigstens eines fluiden Mediums in einen insbesondere der der Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn dienenden Prozessstrom (12), insbesondere zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Fluidoszillator (10) zur Eindüsung wenigstens eines fluiden Mediums in den Prozessstrom (12). 10. An apparatus for metering and mixing at least one fluid medium in a particular of the production of a fibrous or nonwoven web serving process stream (12), in particular for carrying out the method according to any one of the preceding claims, with at least one fluidic oscillator (10) for injection at least one fluid medium in the process stream (12).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11. The device according to claim 10,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Fluidoszillator (10) zur Eindüsung eines fluiden Mediums in den Prozessstrom (12) dient, das wenigstens eine Chemikalie enthält.  Thereby, at least one fluidic oscillator (10) serves to inject a fluid medium into the process stream (12) which contains at least one chemical.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , 12. Device according to claim 10 or 11,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung wenigsten eine Anordnung (22) aus wenigstens zwei Fluidoszillatoren (10) zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom (12) umfasst, die relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in unterschiedlichen Ebenen (26, 26', 26") verschwenkt werden.  characterized in that the device comprises at least one arrangement (22) of at least two fluidic oscillators (10) for injecting fluid media into the process stream (12), which are preferably arranged relative to each other so that their exit jets (24) at different levels ( 26, 26 ', 26 ") are pivoted.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13. Device according to claim 12,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung wenigstens eine Anordnung (22) aus zwei Fluidoszillatoren (10) zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom (12) umfasst, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in orthogonalen Ebenen (26, 26') verschwenkt werden.  characterized in that the device comprises at least one arrangement (22) of two fluidic oscillators (10) for injecting fluid media into the process stream (12) which are arranged relative to one another such that their exit beams (24) are arranged in orthogonal planes (26, 26). 26 ') are pivoted.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, 14. The device according to claim 12,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung wenigstens eine Anordnung (22) aus mehr als zwei Fluidoszillatoren (10) zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom (12) umfasst, die relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet sind, dass deren Austrittstrahlen (24) in unterschiedlichen Ebenen (26, 26', 26") verschwenkt werden.  characterized in that the device comprises at least one arrangement (22) of more than two fluidic oscillators (10) for injecting fluid media into the process stream (12), which are preferably arranged relative to each other so that their exit jets (24) in different planes (26, 26 ', 26 ") are pivoted.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, 15. Device according to one of claims 10 to 14,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung mehrere in Umfangsrichtung um den Prozessstrom (12) verteilte Fluidoszillatoren (10) und/oder Fluidoszillator-Anordnungen (22) aus jeweils mehreren Fluidoszillatoren (10) zur Eindüsung von fluiden Medien in den Prozessstrom (12) umfasst. characterized in that the device comprises a plurality of circumferentially around the process stream (12) distributed fluid oscillators (10) and / or fluid oscillator assemblies (22) from a plurality of fluidic oscillators (10) for the injection of fluid media in the process stream (12).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 16. Device according to one of claims 1 to 10,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung wenigstens eine Kombination aus einer Mischdüse (32) und wenigstens einem Fluidoszillator (10) zur Eindüsung eines fluiden Mediums in den Prozessstrom (12) umfasst.  in that it comprises at least one combination of a mixing nozzle (32) and at least one fluidic oscillator (10) for injecting a fluid medium into the process stream (12).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, 17. Device according to claim 16,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mischdüse (32) dem Fluidoszillator (10) vorgeschaltet ist.  Thereby, the mixing nozzle (32) is connected in series with the fluidic oscillator (10).
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, 18. Device according to claim 16 or 17,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Mischdüse (32) zumindest zwei Fluide zuführbar und in der Mischdüse (32) miteinander vermischbar und/oder zur Reaktion bringbar sind.  in that at least two fluids can be supplied to the mixing nozzle (32) and can be mixed with one another and / or reacted with one another in the mixing nozzle (32).
19. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 9, zur Durchführung einer Fällungsreaktion zur Bildung von Kalziumkarbonat und Dosierung des gefällten Kalziumkarbonats in den Prozessstrom (12). 19. Use of a method according to any one of claims 1 to 9, in particular according to one of claims 7 to 9, for carrying out a precipitation reaction for the formation of calcium carbonate and dosage of the precipitated calcium carbonate in the process stream (12).
20. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, zur Durchführung einer Fällungsreaktion zur Bildung von Kalziumkarbonat und Dosierung des gefällten Kalziumkarbonats in den Prozessstrom (12). 20. Use of a device according to one of claims 10 to 18, in particular according to one of claims 16 to 18, for carrying out a precipitation reaction for the formation of calcium carbonate and dosage of the precipitated calcium carbonate in the process stream (12).
PCT/EP2015/066024 2014-07-29 2015-07-14 Method and device for dosing and mixing at least one fluidic medium into a process stream WO2016015991A1 (en)

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