EP2566611B1 - Mischverfahren und mischanordnung - Google Patents

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EP2566611B1
EP2566611B1 EP11717982.0A EP11717982A EP2566611B1 EP 2566611 B1 EP2566611 B1 EP 2566611B1 EP 11717982 A EP11717982 A EP 11717982A EP 2566611 B1 EP2566611 B1 EP 2566611B1
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EP
European Patent Office
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fluid
main stream
nozzle
channel wall
mixing
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11717982.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2566611A1 (de
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Thomas Jaschinski
Susanne Berger
Christian Bangert
Christian Naydowski
Volker Schmidt-Rohr
Martin Staiger
Michael Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2566611A1 publication Critical patent/EP2566611A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2566611B1 publication Critical patent/EP2566611B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
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    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31422—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction with a plurality of perforations in the axial direction only

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing a plurality of fluids, of which at least one fluid is at least partially formed by a chemical, into a main flow delimited by a duct wall.
  • the invention also relates to a mixing arrangement for mixing at least a first and a second fluid via a respective nozzle having a nozzle opening, at least the second fluid is at least partially formed by a chemical in a limited main wall of a channel wall, in particular for carrying out the process.
  • the object of the invention is therefore to ensure the widest possible interference of a chemical in a main stream while avoiding deposits.
  • the second fluid which is preferably formed at least partially by a chemical, is injected at a distance from the channel wall into the main flow, a deposit in the region of this injection and at the channel wall is already counteracted. In addition, this also supports the mixing, as it is shifted away from the edge of the main stream away.
  • the mixing flow resulting from the injection of the first fluid into the main flow is deflected in the direction of flow of the main flow and thus flows around at least the nozzle, if possible also the nozzle opening of the second fluid, which likewise impedes deposition.
  • a flow around the nozzle opening for the second fluid protects the chemical from the heavy stress on exiting into the main stream. As a result, there is an intensive mixing of the two fluids with the main stream.
  • the invention offers particular advantages with regard to thorough mixing in a main stream formed by a pulp suspension for producing a paper, board, tissue or other fibrous web.
  • the application is also advantageous for main streams, etc. of process, fresh water. be formed.
  • the admixed fluids can be formed by chemicals, a pulp suspension or water, and depending on the nature and effect of a chemical, these may also be added in advance to the pulp suspension or the water.
  • the nozzle openings of the second and further fluid are arranged next to one another in the direction of flow of the main flow.
  • the entry points of these fluids in the main flow can be the same or different distances from the channel wall.
  • the distance of the nozzle opening of the second and further fluid to the channel wall should be between 5 mm and 10% of the maximum cross-sectional dimension of the main flow.
  • the inlet point of the second fluid encloses the inlet point of the further fluid or the nozzle for the further fluid.
  • the entry points of the fluid are juxtaposed, and in the other case, the point of entry of the further fluid extends further into the main flow than the entry point of the second fluid.
  • the fluids or the nozzle jet emanating from the nozzle should be injected at an angle between 10 and 170 °, preferably between 70 and 110 ° to the flow direction of the main stream.
  • the mixing arrangement it is essential that the second fluid nozzle extend into the main flow through the first fluid nozzle orifice beyond the channel wall.
  • the first fluid with the main flow forms a mixed flow, which flows around the nozzle and possibly also the nozzle opening of the second fluid with a direction component in the direction of the injection and in the flow direction of the main flow.
  • This mixed flow prevents deposits on the channel wall and the injection, which could emanate from the second fluid and also protects the chemical during the injection into the main flow.
  • the mixing of the second fluid in the main stream is promoted by this mixed stream.
  • the nozzle opening of the first fluid should be as close as possible to the channel wall, if possible with this form a plane.
  • the nozzles for the second and the further fluid can be guided with advantage through different nozzle openings for different or the same fluid in the main stream.
  • the distance between the nozzle openings of the second and further fluid to the channel wall may be the same or different.
  • the nozzles for the second and the further fluid together extend through the nozzle opening for the first fluid beyond the channel wall into the main stream.
  • the nozzle openings for the second and the further fluid in the flow direction of the main flow with equal or different distance to the channel wall are adjacent.
  • the nozzle for the further fluid extends through the nozzle opening for the second fluid in the main stream, wherein the nozzle openings have the same or a different distance from the channel wall.
  • the nozzle openings may have a round or square cross-section.
  • the nozzles can pierce the respective nozzle openings centrally or eccentrically.
  • the range of the jets depends in addition to the parameters of the main flow substantially from the fluid pressure at the nozzle opening, the jet area and their change over the length of the jet.
  • a lower fluid pressure as well as a strong broadening of the jet reduces the reach of the jet in the main stream. This offers the possibility to influence the range of the nozzle jets in the desired shape.
  • the nozzle jets can be inclined to the flow direction of the main stream, preferably inclined against this flow direction or aligned perpendicular to the flow direction of the main stream.
  • the main wall of the main wall limited flow has a round, in particular a circular cross-section.
  • FIGS. 1 to 4 schematic cross sections through various mixing arrangements.
  • the mixing arrangements shown here are used for admixing a plurality of fluids 1,2,3,4 to a main fluid stream 6 from a pulp suspension, which is guided in a tubular channel to a headbox of a machine for producing a fibrous web, in particular a paper web and a consistency between 0.05 and 7.0%, in particular between 0.2 and 2.5%.
  • Some fluids 2, 3 are in this case formed at least partially by chemicals, in particular retention aids, such as, for example, polyacrylamide, polyvinylamine, polyethylene oxide, fixing agents or even microparticles, for example bentonite or silicate.
  • retention aids such as, for example, polyacrylamide, polyvinylamine, polyethylene oxide, fixing agents or even microparticles, for example bentonite or silicate.
  • the fluids 1,2,3,4 can also be formed, at least in part, by pulp suspension or water (process or fresh water). If the fluids 1.4 consist entirely of pulp suspension or water, then they essentially serve to form turbulence in the main stream 6 and, in the case of water, to dilute the main stream 6.
  • the main stream 6 passes through one guided by a channel wall 5 channel with circular cross-section.
  • a plurality of mixing arrangements for admixing the fluids 1, 2, 3, 4 into the main flow 6 are preferably possible distributed regularly over the circumference of the channel.
  • FIG. 1 shown mixing arrangement which is not part of the invention is very simple and is essentially formed by two nozzles 11,12 which inject a first fluid 1 and a second fluid 2 transverse to the flow direction 7 of the main stream 6 in this.
  • At least the second fluid 2 consists partly of a chemical.
  • the nozzle opening 8 of the nozzle 11 for the first fluid 1 lies in the plane of the channel wall 5, which should prevent deposits in this inlet region of the fluid 1.
  • the nozzle 12 for the second fluid 2 is centrally guided into the main flow 6 through the nozzle opening 8 of the nozzle 11 of the first fluid 1.
  • the nozzle opening 9 of the nozzle 12 for the second fluid 2 is not only relatively deep in the main stream 6 but also relatively far away from the channel wall 5.
  • the first fluid 1 during injection into the main flow 6 forms a mixed flow with a component in and transverse to the flow direction 7 of the main flow 6, so that the nozzle 12 and the nozzle jet emanating from it are flowed around by the second fluid 2 by this mixed flow.
  • This also prevents deposits, protects the second fluid 2 when it exits into the main flow 6 and ensures intensive but gentle mixing of the two fluids 1, 2 with the main flow 6.
  • FIG. 2 shows FIG. 2 a mixing arrangement in which the second 2 and another 3 fluid at least partially formed by a chemical and is also injected perpendicular to the flow direction 7 of the main stream 6 in this.
  • the nozzles are 12,13 accordingly to that FIG. 1 described principle, each guided by a nozzle opening 8,15, which lies in the plane of the channel wall 5.
  • the first fluid 1 enters the main flow 6 via the nozzle 11 with the nozzle opening 8
  • another fluid 4 is injected into the main flow 6 via the nozzle 14 with the nozzle opening 15.
  • the first fluid 1 flows around the second fluid 2 and the fourth fluid 4 flows around the third fluid 3 during the injection.
  • the nozzle openings 9, 16 of the two nozzles 12, 13 are located equidistant from the channel wall 5.
  • the nozzles 12, 13 for the second 2 and the further fluid 3 are guided with at least one chemical through a common nozzle opening 8 of the nozzle 11 for the first fluid 1. Accordingly, both nozzles 12,13 and their jets with the two fluids 2,3 are flowed around by the, formed at the entrance of the first fluid 1 in the main stream 6 mixed flow. In this case, a nozzle 13 extends further into the main stream 6 than the other nozzle 12, which can provide additional turbulence and promote mixing.
  • the mixing arrangement according to FIG. 4 It is characteristic that the nozzle 12 for the second fluid 2 through the nozzle opening 8 of the nozzle 1 for the first fluid 1 and the nozzle 13 for the third fluid 3 is guided through the nozzle opening 9 of the nozzle 12 for the second fluid 2 in the main stream 6.
  • the nozzle opening 16 of the nozzle 3 for the third fluid 3 is further away from the channel wall 5 than the nozzle opening 9 of the nozzle 12 for the second fluid second This results in a flow around the second fluid 2 during the injection through the mixed flow from the first fluid 1 and a flow around the third fluid 3 during the injection through a mixed flow of the second fluid 2.
  • This flow protects in particular very long-chain chemicals, as they are exposed to the injection into the main stream 6 of a heavy load, which may affect their composition and function.
  • the fluids should be injected 1,2,3,4 with a pressure in this, which is between 1.5 and 10 bar above the pressure in the main stream 6.
  • the invention enables efficient mixing and mixing of multiple chemicals even with a large chemical-to-mainstream ratio.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einmischung von mehreren Fluiden, von denen zumindest ein Fluid wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand begrenzten Hauptstrom.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Mischanordnung zur Einmischung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Fluid über jeweils eine Düse mit einer Düsenöffnung, von denen zumindest das zweite Fluid wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand begrenzten Hauptstrom, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei der Herstellung der Faserstoffsuspension kommen zunehmend Chemikalien zum Einsatz, die den Herstellungsprozess und/oder die Qualität der Faserstoffbahn positiv beeinflussen sollen. Dabei handelt es sich meist um Fixier- oder Retentionsmittel. Beim Zuführen eines Fluids in einen Hauptstrom, insbesondere jedoch in eine strömende Faserstoffsuspension stellt sich grundsätzlich das Problem einer möglichst guten Durchmischung. Dabei ist der Grad der Durchmischung auch mit dem Chemikalienbedarf verbunden.
  • Um den Chemikalienbedarf zu minimieren gibt es bereits seit längerer Zeit Bestrebungen die Durchmischung zu verbessern, was jedoch bisher noch nicht ausreichend befriedigen kann.
  • Problematisch sind dabei insbesondere auch Ablagerungen im Bereich der Eindüsung.
  • Dokument WO-A1-2006/005795 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und eine Mischanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst umfassende Einmischung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst umfassende Einmischung einer Chemikalie in einen Hauptstrom unter Vermeidung von Ablagerungen zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Da das zweite Fluid, welches vorzugsweise zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, mit Abstand zur Kanalwand in den Hauptstrom eingedüst wird, wird bereits einer Ablagerung im Bereich dieser Eindüsung und an der Kanalwand entgegengewirkt. Außerdem unterstützt dies auch die Vermischung, da diese vom Rand des Hauptstroms weg verlagert wird.
  • Hinzukommt, dass sich der nach der Eindüsung des ersten Fluids in den Hauptstrom ergebende Mischstrom in Strömungsrichtung des Hauptstroms abgelenkt wird und so zumindest die Düse, möglichst jedoch auch die Düsenöffnung des zweiten Fluids umströmt, was ebenfalls eine Ablagerung behindert. Außerdem schont eine Umströmung der Düsenöffnung für das zweite Fluid die Chemikalie vor der starken Beanspruchung beim Austritt in den Hauptstrom.
    Im Ergebnis kommt es zu einer intensiven Vermischung beider Fluide mit dem Hauptstrom.
  • Besondere Vorteile biete die Erfindung hinsichtlich Durchmischung bei einem von einer Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildeten Hauptstrom.
  • Vorteilhaft ist die Anwendung jedoch auch bei Hauptströmen, die von Prozess-, Frischwasser o.ä. gebildet werden.
  • Dabei können die beigemischten Fluide von Chemikalien, einer Faserstoffsuspension oder Wasser gebildet werden, wobei In Abhängigkeit von der Art und Wirkung einer Chemikalie diese auch bereits vorab der Faserstoffsuspension oder dem Wasser beigemischt sein kann.
  • Sofern neben dem zweiten noch weitere Fluide in den Hauptstrom eingedüst und gemischt werden sollen, die zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet werden, so ist es gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das erste Fluid zumindest teilweise in Strömungsrichtung des Hauptstromes vor dem weiteren Fluid in den Hauptstrom einzudüsen und die Eintrittsstelle des weiteren Fluids in den Hauptstrom weiter von der Kanalwand zu entfernen als die Eintrittstelle des ersten Fluids in den Hauptstrom.
    Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung, da hier das erste Fluid gleichzeitig die Einmischung des zweiten und weiterer Fluide unterstützt.
  • Entsprechend der Art und Wirkung der Chemikalien der Fluide kann es vorteilhaft sein, wenn die Düsenöffnungen des zweiten und weiteren Fluids in Strömungsrichtung des Hauptstroms nebeneinander angeordnet sind. Je nach Grad der gewünschten Vermischung und Verwirblung können die Eintrittsstellen dieser Fluide in den Hauptstrom gleich oder unterschiedlich weit von der Kanalwand entfernt liegen.
    Der Abstand der Düsenöffung des zweiten und weiteren Fluids zur Kanalwand sollte zwischen 5 mm und 10% der maximalen Querschnittsausdehnung des Hauptstroms liegen.
  • Es kann allerdings ebenso von Vorteil sein, wenn die Eintrittstelle des zweiten Fluids die Eintrittstelle des weiteren Fluids oder die Düse für das weitere Fluid umschließt. Im ersten Fall befinden sich die Eintrittstellen der Fluid nebeneinander und im anderen Fall reicht die Eintrittsstelle des weiteren Fluids weiter in den Hauptstrom hinein als die Eintrittstelle des zweiten Fluids.
  • Um die Vermischung der Fluide mit dem Hauptstrom durch eine starke Verwirblung zu unterstützen sollten die Fluide bzw. der von den Düsen ausgehende Düsenstrahl mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 110° zur Strömungsrichtung des Hauptstromes in diesen eingedüst werden.
  • Hinsichtlich der Mischanordnung ist wesentlich, dass die Düse für das zweite Fluid durch die Düsenöffnung für das erste Fluid über die Kanalwand hinaus in den Hauptstrom hineinreicht. Im Ergebnis bildet das erste Fluid mit dem Hauptstrom einen Mischstrom, welcher die Düse und möglichst auch deren Düsenöffnung des zweiten Fluids mit einer Richtungskomponente in Richtung der Eindüsung und in Strömungsrichtung des Hauptstroms umströmt.
    Dieser Mischstrom verhindert Ablagerungen an der Kanalwand sowie der Eindüsung, welche vom zweiten Fluid ausgehen könnten und schont außerdem die Chemikalie bei der Eindüsung in den Hauptstrom. Auch die Einmischung des zweiten Fluids in den Hauptstrom wird von diesem Mischstrom gefördert.
  • Zur Vereinfachung der Konstruktion aber auch um Ablagerungen an der Düse des ersten Fluids zu verhindern, sollte die Düsenöffnung des ersten Fluids möglichst nah an der Kanalwand liegen, möglichst mit dieser eine Ebene bilden.
  • Wie bereits erwähnt, werden auch weitere Fluide, welche zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet werden, in den Hauptstrom eingedüst.
  • Dabei können die Düsen für das zweite und das weitere Fluid mit Vorteil durch verschiedene Düsenöffnungen für unterschiedliche oder das gleiche Fluid in den Hauptstrom geführt werden. Der Abstand der Düsenöffnungen des zweiten und des weiteren Fluids zur Kanalwand kann dabei gleich oder unterschiedlich sein.
  • Hinsichtlich der Erfindung ergibt sich ebenso, wenn die Düsen für das zweite und das weitere Fluid gemeinsam durch die Düsenöffnung für das erste Fluid über die Kanalwand hinaus in den Hauptstrom hineinreichen. Dabei können die Düsenöffnungen für das zweite und das weitere Fluid in Strömungsrichtung des Hauptstroms mit gleichem oder unterschiedlichem Abstand zur Kanalwand nebeneinander liegen. Es kann jedoch ebenso vorteilhaft sein, wenn die Düse für das weitere Fluid durch die Düsenöffnung für das zweite Fluid in den Hauptstrom hineinreicht, wobei die Düsenöffnungen den gleichen oder einen unterschiedlichen Abstand zur Kanalwand haben.
  • Entsprechend den Anforderungen an die Durchmischung, die Art der Fluide sowie die Gestaltung der Kanalwand und des Kanalquerschnitts können die Düsenöffnungen einen runden oder eckigen Querschnitt haben. Auch können die Düsen die jeweiligen Düsenöffnungen mittig oder aber außermittig durchstoßen.
  • Die Reichweite der Düsenstrahlen hängt neben den Parametern des Hauptstromes im Wesentlichen vom Fluiddruck an der Düsenöffnung, der Strahlfläche sowie deren Veränderung über die Länge des Düsenstrahls ab.
    Ein geringerer Fluiddruck führt genauso wie eine starke Verbreiterung des Düsenstrahls zu einer Verminderung der Reichweite des Düsenstrahls im Hauptstrom.
    Dies bietet die Möglichkeit die Reichweite der Düsenstrahlen in der gewünschten Form zu beeinflussen.
  • Insbesondere in Abhängigkeit von der Stärke des Hauptstromes können die Düsenstrahlen zur Strömungsrichtung des Hauptstromes geneigt, vorzugsweise entgegen dieser Strömungsrichtung geneigt oder aber senkrecht zur Strömungsrichtung des Hauptstromes ausgerichtet sein.
  • Zur Minimierung des Herstellungsaufwandes aber auch zur Schaffung ausgeglichener Strömungsverhältnisse ist es von Vorteil, wenn der von der Kanalwand begrenzte Hauptstrom einen runden, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  • Allerdings sind bei bestimmten Anwendungen eckige, insbesondere rechteckige Querschnitte angebracht. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die den Hauptstrom führende Kanalwand nach oben offen ist.
  • Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen die Figuren 1 bis 4 schematische Querschnitte durch verschiedene Mischanordnungen.
  • Die hier dargestellten Mischanordnungen dienen zur Beimischung von mehreren Fluiden 1,2,3,4 zu einem fluiden Hauptstrom 6 aus einer Faserstoffsuspension, welcher in einem rohrförmigen Kanal zu einem Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn , insbesondere einer Papierbahn geführt wird und eine Stoffdichte zwischen 0,05 und 7,0 %, insbesondere zwischen 0,2 und 2,5 % aufweist.
  • Einige Fluide 2,3 werden hierbei zumindest teilweise von Chemikalien, insbesondere Retentionsmitteln, wie beispielsweise Polyacrylamid, Polyvinylamin, Polyethylenoxid, Fixiermitteln oder aber auch von Mikropartikeln, wie z.B. Bentonit oder Silikat gebildet.
    Um einen thermischen Schock dieser Chemikalien bei ihrer Eindüsung zu vermeiden, ist es meist von Vorteil, deren Temperatur an die Temperatur des Hauptstroms 6 anzugleichen, d.h. in der Regel zu erwärmen.
  • Dabei setzt eine umfassende Wirkung dieser Chemikalien auch eine intensive Vermischung der Fluide 2,3 in dem Hauptstrom 6 voraus.
  • Die Fluide 1,2,3,4 können aber zumindest teilweise auch von Faserstoffsuspension oder Wasser (Prozess- oder Frischwasser) gebildet werden. Falls die Fluide 1,4 gänzlich aus Faserstoffsuspension oder Wasser bestehen, so dienen sie im Wesentlichen der Turbulenzbildung im Hauptstrom 6 und bei Wasser einer Verdünnung des Hauptstroms 6.
  • Es besteht allerdings auch die Möglichkeit einem Fluid 1,2,3,4 aus einer Faserstoffsuspension oder Wasser vor der Eindüsung in den Hauptstrom 6 eine Chemikalie beizumischen. Diese Vormischung ist mitunter möglich, falls keine wesentliche Vorreaktion der Chemikalie oder Ablagerungen durch diese zu befürchten sind. Im Ergebnis verbessert sich auch der Vermischungsgrad der entsprechenden Chemikalie im Hauptstrom 6.
  • Bei den in den Figuren gezeigten Mischanordnungen wird der Hauptstrom 6 durch einen, von einer Kanalwand 5 begrenzten Kanal mit kreisförmigen Querschnitt geführt. Dabei ist eine Mehrzahl von Mischanordnungen zur Beimischung der Fluide 1,2,3,4 in den Hauptstrom 6 vorzugsweise regelmäßig über den Umfang des Kanals verteilt möglich.
  • Die in Figur 1 dargestellte Mischanordnung, die kein Teil der Erfindung ist, ist sehr einfach aufgebaut und wird im wesentlichen von zwei Düsen 11,12 gebildet, die ein erstes Fluid 1 und ein zweites Fluid 2 quer zur Strömungsrichtung 7 des Hauptstromes 6 in diesen eindüsen. Dabei besteht zumindest das zweite Fluid 2 teilweise aus einer Chemikalie.
    Wesentlich ist hierbei, dass die Düsenöffnung 8 der Düse 11 für das erste Fluid 1 in der Ebene der Kanalwand 5 liegt, was Ablagerungen in diesem Eintrittsbereich des Fluids 1 verhindern soll.
    Dagegen ist die Düse 12 für das zweite Fluid 2 mittig durch die Düsenöffnung 8 der Düse 11 des ersten Fluids 1 in den Hauptstrom 6 hineingeführt. Damit liegt die Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2 nicht nur relativ tief im Hauptstrom 6 sonder auch relativ weit entfernt von der Kanalwand 5. Dies ist von Vorteil, weil wegen der Chemikalien des zweiten Fluids 2 verstärkt mit Ablagerungen im Eintrittsbereich in den Hauptstrom 6 zu rechnen ist, was jedoch durch das Hineinragen in den Hauptstrom 6 behindert wird.
    Des weiteren bildet das erste Fluid 1 beim Eindüsen in den Hauptstrom 6 einen Mischstrom mit einer Komponente in und quer zur Strömungsrichtung 7 des Hauptstroms 6, so dass die Düse 12 sowie der von ihr ausgehende Düsenstrahl mit dem zweiten Fluid 2 von dieser Mischströmung umströmt wird. Auch dies verhindert Ablagerungen, schont das zweite Fluid 2 beim Austritt in den Hauptstrom 6 und sorgt für eine intensive aber schonende Vermischung der beiden Fluide 1,2 mit dem Hauptstrom 6.
  • Im Gegensatz dazu zeigt Figur 2 eine Mischanordnung bei der das zweite 2 und ein weiteres 3 Fluid zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet und ebenfalls senkrecht zur Strömungsrichtung 7 des Hauptstroms 6 in diesen eingedüst wird. Das Eindüsen dieser beiden Fluide 2,3 erfolgt über Düsen 12,13, die über die Kanalwand 5 hinaus in den Hauptstrom 6 hineinragen. Dabei sind die Düsen 12,13 entsprechend dem zu Figur 1 beschriebenen Prinzip durch jeweils eine Düsenöffnung 8,15 geführt, welche in der Ebene der Kanalwand 5 liegt.
    Während über die Düse 11 mit der Düsenöffnung 8 das erste Fluid 1 in den Hauptstrom 6 gelangt, wird über die Düse 14 mit der Düsenöffnung 15 ein weiteres Fluid 4 in den Hauptstrom 6 eingedüst.
    Im Ergebnis umströmt das erste Fuid 1 das zweite Fluid 2 und das vierte Fluid 4 das dritte Fluid 3 bei der Eindüsung.
  • Beispielhaft sind hierbei die Düsenöffnungen 9,16 der beiden Düsen 12,13 gleichweit von der Kanalwand 5 entfernt. Ergänzend befindet sich noch eine in den Hauptstrom 6 hineinragende Trennwand 10 zwischen den Düsenöffnungen 8,15 der Düsen 11,14, was eine sofortige Vermischung beider Fluide 1,4 dieser Düsen 11,14 verhindern soll.
  • Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführung sind die Düsen 12,13 für das zweite 2 und das weitere Fluid 3 mit wenigstens einer Chemikalie durch eine gemeinsame Düsenöffnung 8 der Düse 11 für das erste Fluid 1 geführt.
    Dementsprechend werden beide Düsen 12,13 sowie deren Düsenstrahlen mit den beiden Fluiden 2,3 von dem, beim Eintritt des ersten Fluids 1 in den Hauptstrom 6 gebildeten Mischstrom umströmt. Dabei reicht eine Düse 13 weiter in den Hauptstrom 6 als die andere Düse 12, was für zusätzliche Verwirbelungen sorgen und die Vermischung fördern kann.
  • Die Mischanordnung gemäß Figur 4 mischt drei Fluide 1,2,3 senkrecht zur Strömungsrichtung 7 in den Hauptstrom 6. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Düse 12 für das zweite Fluid 2 durch die Düsenöffnung 8 der Düse 11 für das erste Fluid 1 und die Düse 13 für das dritte Fluid 3 durch die Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2 in den Hauptstrom 6 hineingeführt ist. Dabei ist die Düsenöffnung 16 der Düse 3 für das dritte Fluid 3 weiter von der Kanalwand 5 entfernt als die Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2.
    Daraus ergibt sich eine Umströmung des zweiten Fluids 2 bei der Eindüsung durch den Mischstrom vom ersten Fluid 1 und eine Umströmung des dritten Fluids 3 bei der Eindüsung durch einen Mischstrom des zweiten Fluids 2.
  • Diese Umströmung schont insbesondere sehr langkettige Chemikalien, da diese bei der Eindüsung in den Hauptstrom 6 einer starken Belastung ausgesetzt sind, welche ihre Zusammensetzung und Funktion beeinträchtigen kann.
  • Durch die hiermit erreichbare, intensive und schonende Vermischung kann der Chemikalienbedarf wesentlich minimiert werden.
  • Zur Ausbildung eines ausreichenden Düsenstrahls im Hauptstrom 6 sollten die Fluide 1,2,3,4 mit einem Druck in diesen eingedüst werden, der zwischen 1,5 und 10 bar über dem Druck im Hauptstrom 6 liegt.
  • Die Erfindung ermöglicht eine effiziente Einmischung und Vermischung von mehreren Chemikalien auch bei einem großen Mengenverhältnis zwischen Chemikalie und Hauptstrom.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Einmischung von mehreren Fluiden (1,2,3,4), von denen zumindest ein Fluid (2) wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand (5) begrenzten Hauptstrom (6), wobei ein erstes Fluid (1) zumindest teilweise in Strömungsrichtung (7) des Hauptstromes (6) vor einem zweiten Fluid (2) in den Hauptstrom (6) eingedüst wird und die Eintrittsstelle des zweiten Fluids (2) in den Hauptstrom (6) weiter von der Kanalwand (5) entfernt ist als die Eintrittstelle des ersten Fluids (1) in den Hauptstrom (6), dadurch gekennzeichnet, dass weitere Fluide (3), die wenigstens teilsweise von einer Chemikalien gebildet werden, in den Hauptstrom (6) eingedüst werden, das erste Fluid (1) zumindest teilweise in Strömungsrichtung (7) des Hauptstromes (6) vor dem weiteren Fluid (3) in den Hauptstrom (6) eingedüst wird und die Eintrittsstelle des weiteren Fluids (3) in den Hauptstrom (6) weiter von der Kanalwand (6) entfernt ist als die Eintrittstelle des ersten Fluids (1) in den Hauptstrom (6).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fluid (2) zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrom (6) von einer Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrom (6) von Prozess-, Frischwasser o.ä. gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Eindüsung des ersten Fluids (1) in den Hauptstrom (6) entstehende Mischstrom das zweite Fluid (2) bei der Eindüsung zumindest teilweise umströmt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsstelle des weiteren Fluids (3) in den Hauptstrom (6) weiter in den Hauptstrom (6) hineinreicht als die Eintrittstelle des zweiten Fluids (2).
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluide (1,2,3,4) mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 110° zur Strömungsrichtung (7) des Hauptstromes (6) in diesen eingedüst werden.
  8. Mischanordnung zur Einmischung von wenigstens einem ersten (1) und einem zweiten (2) Fluid über jeweils eine Düse (11,12) mit einer Düsenöffnung (8,9), von denen zumindest das zweite Fluid (2) wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand (5) begrenzten Hauptstrom (6), wobei die Düse (12) für das zweites Fluid (2) durch die Düsenöffnung (8) für das erste Fluid (1) über die Kanalwand (5) hinaus in den Hauptstrom (6) hineinreicht, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Fluide (3), die wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet werden können, über jeweils eine weitere Düse (13) in den Hauptstrom (6) eingedüst werden und die Düse (13) für das weitere Fluid (3) durch die Düsenöffnung (8) für das erstes Fluid (1) über die Kanalwand (5) hinaus in den Hauptstrom (1) hineinreicht.
  9. Mischanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (8) des ersten Fluids (1) möglichst nah an der Kanalwand (5) liegt.
  10. Mischanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (13) für das weitere Fluid (3) durch die Düsenöffnung (9) für das zweite Fluid (2) in den Hauptstrom (6) hineinreicht.
  11. Mischanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Fluide (3), die wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet werden, über jeweils eine weitere Düse (13) in den Hauptstrom (6) eingedüst werden und die Düsen (12,13) für das zweite (2) und das weitere (3) Fluid durch unterschiedliche Düsenöffnungen (8,15) über die Kanalwand (5) hinaus in den Hauptstrom (6) hineinreichen.
  12. Mischanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Düsen (12, 13, 14, 15) ausgehenden Düsenstrahlen die Strömungsrichtung (7) des Hauptstromes (6) mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 110° schneiden.
  13. Mischanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12,13) die Düsenöffnung (8,9,15) einer anderen Düse (11,12,14) mittig durchstößt.
  14. Mischanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12,13) die Düsenöffnung (8,9,15) einer anderen Düse (11,12,14) außermittig durchstößt.
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