EP3962636B1 - Injektordüse, mischanordnung und anwendung der injektordüse - Google Patents

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EP3962636B1
EP3962636B1 EP20713538.5A EP20713538A EP3962636B1 EP 3962636 B1 EP3962636 B1 EP 3962636B1 EP 20713538 A EP20713538 A EP 20713538A EP 3962636 B1 EP3962636 B1 EP 3962636B1
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EP
European Patent Office
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fluid
closure body
nozzle opening
nozzle
injector nozzle
Prior art date
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EP20713538.5A
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Hermann Post
Markus Suschatz
Felix WIEDEMANN
Stephan WAHRENBURG
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP3962636A1 publication Critical patent/EP3962636A1/de
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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    • D21F1/0018—Devices for dispensing fibres in a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B1/3073—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a deflector acting as a valve in co-operation with the outlet orifice
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    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/32—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages in which a valve member forms part of the outlet opening
    • B05B1/326—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages in which a valve member forms part of the outlet opening the valve being a gate valve, a sliding valve or a cock
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    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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    • D21C7/06—Feeding devices
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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    • D21F1/08—Regulating consistency
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water

Definitions

  • the invention relates to an injector nozzle for injecting a first fluid into a mixing zone through which a second fluid flows, with at least one nozzle opening, the cross section through which flow can be changed via a position-variable closure body.
  • the invention also relates to a mixing arrangement with an injector nozzle with at least one nozzle opening and the use of the injector nozzle and the mixing arrangement.
  • Such nozzles are used, among other things, in stock preparation in a paper mill to reduce or increase the consistency of the pulp suspensions or to add a chemical additive to the pulp suspension.
  • a certain consistency of the treated fiber suspension is set.
  • a dilution liquid e.g. backwater, is mixed into a thicker fiber suspension.
  • a high-consistency fibrous suspension it is also possible for a high-consistency fibrous suspension to be mixed into dilution water or a fibrous suspension with a very low consistency.
  • a mixing device for paper fiber suspensions is known, in particular for use in the feed line to the headbox. It is provided with an inner tube for one component and an outer tube for another component. The inner tube ends inside the outer one, so that mixing can take place downstream. This is supported by elaborate wave-shaped installations.
  • the DE 699 15 737 T2 describes a process for the approach flow system, which serves to mix several suspensions with different properties and in which a mixing tube is used. A large proportion of the white water of a paper machine is fed into this mixing tube as the main flow. In order to achieve a In order to form pulp suitable for the headbox of this paper machine, further suspension flows are mixed into the mixing tube. These are, for example, the fresh material coming from the stock preparation, i.e. a homogeneous pulp suspension free of impurities. In this publication it is recommended that the additional suspensions added to the main flow be added at a speed ratio that corresponds to a value between 3 and 15. With this state of the art, the propulsion jets are formed with suspensions of relatively high consistency.
  • the object of the invention is therefore to ensure the most trouble-free injection possible and the most intensive mixing of the fluids possible using relatively simple means.
  • the object was achieved in that the closure body is located on the side of the nozzle opening facing the mixing zone.
  • the size of the flow-through cross section of the nozzle opening and thus also the jet speed and the pressure loss for the first fluid can be adjusted via the position of the closure body.
  • the closure body Since the closure body is located on the side of the nozzle opening facing the mixing zone, the risk of clogging by fibers or foreign matter is significantly reduced.
  • the closure body is moved away from the nozzle opening, i.e. towards the mixing zone.
  • the closure body is moved towards the nozzle opening or even into the nozzle opening.
  • the closure body In order to make this change in cross-section and the change in position of the closure body as simple as possible, the closure body should be arranged concentrically to the nozzle opening and/or be displaceable via a closure body axis guided through the nozzle opening.
  • the cross section that can flow through between the nozzle opening and the closure body should vary in width around the nozzle opening. This also means that the effective range of the injection varies.
  • the flow-through cross section between the nozzle opening and the closure body is formed at least substantially, preferably exclusively, by a plurality of channels and each channel of the flow-through cross section is assigned a separate closure body wing, preferably detachably connected to a closure body axis of the closure body.
  • the cross section of the respective channel that can be flowed through can be changed and closed using the closure body wings.
  • closure body wings in particular are subject to high levels of wear, their replacement can be made possible via the detachable connection to the closure body axis, thus significantly extending the service life of the injector nozzle.
  • the channels must be as large as possible because of the fibers and the associated risk of clogging, but as small as possible to ensure the highest possible injection speed.
  • the channels should therefore be slot-shaped and preferably have a width between 30 and 60 mm.
  • the closure body in particular the closure body wings, should have a concave or convex shape on the side facing the nozzle opening in the flow direction of the first fluid.
  • the side of the closure body facing the nozzle opening in particular the closure body wing, forms an angle of between 30 and 75° with a closure body axis leading out of the nozzle opening.
  • the side of the closure body facing the nozzle opening in particular the closure body wing, to have flow profiles for influencing the flow of the first fluid.
  • the closure body in particular the closure body wings, should be detachably attached to the closure body axis, and in particular should also be hollow.
  • the closure body is at least partially applied, in particular its closure body wings completely, in layers from a liquid, pasty or solid material and subjected to a physical or chemical hardening or melting process. This enables a weight- and material-saving design of the construction.
  • the disruptive bodies are attached to the housing of the injector nozzle and at least one disruptive body encloses a part of the nozzle opening, in particular a channel.
  • the injector nozzle should be aligned at least substantially in the flow direction of the second fluid and the mixing zone should preferably be formed by a mixing tube through which the second fluid flows.
  • a preferred application results when the first fluid is formed by a fiber suspension whose fiber density is preferably between 2.5 and 4.5% and / or the second fluid is formed by water or a fiber suspension of low fiber density.
  • the mixing quality can be guaranteed over a wide production range.
  • An important application of the invention is the provision and conditioning of material flows in the constant part before a headbox of a paper machine.
  • a dilution liquid for example white water
  • the main flow (second fluid 2) is supplied as the main flow (second fluid 2) via an inlet.
  • the inlet is followed by a pipe bend in the flow direction of the dilution liquid, which has a curvature of at least 45°, in particular approximately 90°.
  • first fluid 1 is fed into the dilution liquid via another inlet with an injector nozzle 3, the consistency of which is in a range between 2 and 6%, in particular between 2.5 and 4.5%.
  • the mixing zone 4 following the merging of the two fluids 1, 2 lies in the straight pipe section following the pipe bend and can also have a static mixer, not shown here, to improve the mixing.
  • main flow (second fluid 2) can also be accelerated by reducing the cross-section in the area of the injector nozzle 3 for better mixing.
  • the highly consistent fiber suspension (first fluid 1) is fed at a flow velocity between 5 and 15 m/s and is higher than the flow velocity of the dilution liquid (fluid 2).
  • first fluid 1 reaches as far as possible into the center of the flow of the dilution liquid (second fluid 2)
  • second fluid 2 the injector nozzle 3 projects relatively far beyond the inner wall of the pipe bend.
  • the fiber suspension can be fed through a pipeline to a headbox of a machine for producing a fiber web, in particular a paper web.
  • the injector nozzle 3 for injecting the first fluid 1 into the mixing zone 4 through which the second fluid 2 flows has a nozzle opening 5, the flow-through cross section of which can be changed via a position-adjustable closure body 6.
  • the closure body 6 is located on the side of the nozzle opening 5 facing the mixing zone 4.
  • the closure body 6 is moved away from the nozzle opening in the flow direction of the fluid 1.
  • a movement of the closure body 6 against the flow direction of the fluid 1 towards the nozzle opening 5 leads to a reduction in the effective nozzle opening 5 and ultimately to its closure.
  • the closure body 6 is arranged concentrically to the nozzle opening 5 and can be displaced via a closure body axis 7 which leads out of the pipe bend through the nozzle opening 5.
  • the closure body 6 following the nozzle opening 5 proves to be advantageous for avoiding blockages due to the high fiber content.
  • the flowable cross section between the nozzle opening 5 and the closure body 6 is, as in Figure 2 As can be seen, it is formed by several slot-shaped channels 8 which extend radially from the closure body axis 7.
  • the number of channels 8 is between 2 and 10, preferably between 4 and 8 and the slot width between 30 and 60 mm.
  • each channel 8 is assigned a separate closure body wing 9 which is detachably connected to the closure body axis 7 of the closure body 6.
  • the closure body wings 9 can, as indicated, have a concave or convex shape on the side facing the nozzle opening 5 in the flow direction of the first fluid 1.
  • Flow profiles for influencing the flow of the first fluid 1, such as notches, barriers, etc., can also be arranged on this side of the closure body wings 9.
  • the disruptive bodies 11 are attached to the housing 10 of the injector nozzle 3, or as in Figure 4 to see, even part of the case 10.
  • each disruptive body 11 here comprises a part of the nozzle opening 5. Accordingly, in the solution according to Figure 4 From each disruptive body 11 one channel 8 leads into the mixing zone 4.
  • the housing 10 of the injector nozzle 3 as well as the closure body 6 can be at least partially made of metal or plastic, in particular fiber-reinforced plastic.
  • a dished bottom profile, into which slots for the channels 8 are milled, is particularly suitable as the housing 10.
  • the locking body wings 9 are detachably mounted on the locking body axis 7 and are hollow.
  • closure body wings 9 completely layer by layer from a liquid, pasty or solid material and subjecting them to a physical or chemical hardening or melting process.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Injektordüse zum Eindüsen eines ersten Fluids in eine, von einem zweiten Fluid durchströmte Mischzone mit wenigstens einer Düsenöffnung, deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper änderbar ist.
  • Die Erfindung betrifft ebenso eine Mischanordnung mit einer Injektordüse mit wenigstens einer Düsenöffnung sowie die Anwendung der Injektordüse und der Mischanordnung.
  • Derartige Düsen werden u.a. in der Stoffaufbereitung einer Papierfabrik eingesetzt um die Stoffdichte der Faserstoffsuspensionen zu reduzieren, zu erhöhen oder um der Faserstoffsuspension ein chemisches Additiv zuzuführen.
  • Bekanntlich wird bei solchen Anlagen eine bestimmte Konsistenz der behandelten Faserstoffsuspension eingestellt. In den Fällen, in denen eine Absenkung der Konsistenz durchgeführt werden soll, wird einer dickeren Faserstoffsuspension eine Verdünnungsflüssigkeit, z.B. Rückwasser, zugemischt.
  • Zur Bildung einer niedrigkonsistenten Faserstoffsuspension ist es aber ebenso möglich, dass Verdünnungswasser oder einer Faserstoffsuspension mit sehr niedriger Konsistenz eine hochkonsistente Faserstoffsuspension zugemischt wird.
  • Aus der US 2002/0166645 A1 ist eine Mischvorrichtung für Papierfasersuspensionen bekannt, insbesondere zur Verwendung in der Zuleitung zum Stoffauflauf. Sie ist versehen mit einem inneren Rohr für die eine Komponente und einem äußeren Rohr für eine andere Komponente. Dabei endet das innere Rohr innerhalb des äußeren, so dass stromabwärts die Vermischung erfolgen kann. Diese wird unterstützt durch aufwändige wellenförmige Einbauten.
  • Die DE 699 15 737 T2 beschreibt ein Verfahren für den Konstanten Teil, das zum Mischen von mehreren Suspensionen mit unterschiedlichen Eigenschaften dient und bei dem ein Mischrohr verwendet wird. In diesem Mischrohr wird als Hauptströmung ein großer Anteil des Siebwassers einer Papiermaschine geführt. Um eine für den Stoffauflauf dieser Papiermaschine geeigneten Faserstoff zu bilden, werden in das Mischrohr weitere Suspensionsströme eingemischt. Diese sind z.B. der aus der Stoffaufbereitung kommende Frischstoff, also eine homogene störstofffreie Faserstoffsuspension. In dieser Publikation wird empfohlen, die der Hauptströmung zugegebenen zusätzlichen Suspensionen in einem Geschwindigkeitsverhältnis zuzugeben, das einem Wert zwischen 3 und 15 entspricht. Bei diesem Stand der Technik werden also die Treibstrahlen mit Suspensionen von relativ hoher Konsistenz gebildet. Weitere Injektordüsen sind aus der WO 2009/109299 A1 , JP S57 21019U , WO 2014/200353 A1 -der eine Injektordüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart-, DE 197 20 528 A1 , US 3,782,884 , US 5,678,766 , DE 1 561 697 und der
  • US 5 030 526 bekannt. Darüber hinaus ist aus der WO 2014/012814 eine Anlage zur Behandlung einer Sicherheitsfasern enthaltenden Faserstoffsuspension bekannt.
  • Beim Zuführen eines Fluids in eine strömende Faserstoffsuspension stellt sich grundsätzlich das Problem einer möglichst guten Durchmischung. Dies gilt insbesondere für das Einmischen einer, ein chemisches Additiv enthaltenden Flüssigkeit in eine durch ein Rohr strömende Faserstoffsuspension.
  • Dabei muss nämlich eine prozentual kleine Faserstoff- und/oder Additivmenge gleichmäßig und gleichzeitig in die gesamte Faserstoffsuspension eingebracht werden. Außerdem werden bei der Karton- und Verpackungspapierherstellung oft aus einer Produktionslinie unterschiedliche Flächengewichte produziert, die unterschiedliche Stoffdichten am Stoffauflauf bedingen.
  • Eine in der DE10317865 beschriebene Dosierlanze kann dies noch nicht vollständig befriedigen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst störungsfreie Eindüsung sowie eine möglichst intensive Vermischung der Fluide mit relativ einfachen Mitteln zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich der Verschlusskörper auf der zur Mischzone weisenden Seite der Düsenöffnung befindet.
  • Über die Lage des Verschlusskörpers lassen sich die Größe des durchströmbaren Querschnitts der Düsenöffnung und damit auch die Strahlgeschwindigkeit sowie der Druckverlust beim ersten Fluid einstellen.
  • Da sich der Verschlusskörper dabei auf der zur Mischzone weisenden Seite der Düsenöffnung befindet, vermindert sich die Gefahr einer Verstopfung durch Fasern oder Störstoffe erheblich.
  • Soll der durchströmbare Querschnitt der Düsenöffnung vergrößert werden, so wird der Verschlusskörper von der Düsenöffnung weg, d.h. in Richtung Mischzone bewegt.
  • Für eine Verkleinerung des durchströmbaren Querschnitts der Düsenöffnung wird der Verschlusskörper zur Düsenöffnung hin oder sogar in die Düsenöffnung hinein verschoben.
  • Um diese Querschnittsänderung sowie die Lageveränderung des Verschlusskörpers möglichst einfach zu gestalten, sollte der Verschlusskörper konzentrisch zur Düsenöffnung angeordnet und/oder über eine durch die Düsenöffnung geführte Verschlusskörper-Achse verschiebbar sein.
  • Im Interesse einer verbesserten Vermischung der Fluide in der Mischzone sollte der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung und Verschlusskörper in seiner Breite um die Düsenöffnung herum variieren. Damit variiert auch der Wirkbereich der Eindüsung.
  • Dabei hat es sich als besonders wirksam erwiesen, wenn der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung und Verschlusskörper zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich von mehreren Kanälen gebildet wird und jedem Kanal des durchströmbaren Querschnitts ein separater, vorzugsweise lösbar mit einer Verschlusskörper-Achse des Verschlusskörpers verbundener Verschlusskörper-Flügel zugeordnet ist.
  • Über die Verschlusskörper-Flügel lässt sich der durchströmbare Querschnitt des jeweiligen Kanals verändern und schließen.
  • Da insbesondere die Verschlusskörper-Flügel einem hohen Verschleiß unterliegen, kann über die lösbare Verbindung mit der Verschlusskörper-Achse ihr Austausch und damit eine wesentliche Verlängerung der Einsatzdauer der Injektordüse ermöglicht werden.
  • Die Kanäle müssen wegen der Fasern und der damit verbundenen Verstopfungsgefahr möglichst groß, aber zur Gewährleistung einer möglichst hohen Eindüsgeschwindigkeit möglichst klein sein.
  • Auch unter Berücksichtigung einer einfachen Regulierbarkeit des wirksamen Querschnitts der Kanäle sollten die Kanäle daher schlitzförmig ausgebildet sein und vorzugsweise eine Breite zwischen 30 und 60 mm haben.
  • Zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids, insbesondere zur Beschleunigung sollte der Verschlusskörper, insbesondere die Verschlusskörper-Flügel auf der zur Düsenöffnung weisenden Seite in Strömungsrichtung des ersten Fluids eine konkave oder konvexe Form haben.
  • Für eine verbesserte Vermischung mit dem zweiten Fluid ist es vorteilhaft, wenn die zur Düsenöffnung weisenden Seite des Verschlusskörpers, insbesondere der Verschlusskörper-Flügel mit einer aus der Düsenöffnung geführten Verschlusskörper-Achse einen Winkel zwischen 30 und 75° bilden.
  • Darüber hinaus kann es hierzu ebenso von Vorteil sein, dass die zur Düsenöffnung weisenden Seite des Verschlusskörpers, insbesondere der Verschlusskörper-Flügel Strömungsprofile zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids aufweisen.
  • Im Interesse einer verbesserten Handhabbarkeit bei einem eventuellen Austausch sollte der Verschlusskörper, insbesondere die Verschlusskörper-Flügel lösbar auf der Verschlusskörper-Achse angebracht, insbesondere auch hohl ausgebildet sein.
  • Dies wiederum erleichtert ihre Herstellung.
  • Mit Vorteil wird der Verschlusskörper zumindest teilweise, insbesondere seine Verschlusskörper-Flügel vollständig schichtweise aus einem flüssigen, pastösen oder festen Werkstoff aufgetragen und dabei einem physikalischen oder chemischen Härtungs- oder Schmelzprozess unterzogen. Dies ermöglicht eine gewichts- und materialsparende Ausführung der Konstruktion.
  • Hinsichtlich der Mischanordnung ist wesentlich, dass in Strömungsrichtung vor der Mischzone Störkörper mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht in die Strömung des zweiten Fluids eintauchen. Hierdurch kommt es zur Bildung von Turbulenzen in der Strömung des zweiten Fluids, was die Vermischung beider Fluide in der Mischzone fördert.
  • Besonders einfach und effizient ist dies, wenn die Störkörper am Gehäuse der Injektordüse befestigt sind und dabei wenigstens ein Störkörper einen Teil der Düsenöffnung, insbesondere einen Kanal umfasst.
  • Mit Vorteil sollte die Injektordüse zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung des zweiten Fluids ausgerichtet sein und die Mischzone vorzugsweise von einem, vom zweiten Fluid durchströmten Mischrohr gebildet werden.
  • Eine bevorzugte Anwendung ergibt sich, wenn das erste Fluid von einer Faserstoffsuspension gebildet wird, deren Faserstoffdichte vorzugsweise zwischen 2,5 und 4,5% liegt und/oder das zweite Fluid von Wasser oder einer Faserstoffsuspension geringer Faserstoffdichte gebildet wird.
  • Im Ergebnis kann so auch die Mischgüte über einen weiten Produktionsbereich gewährleistet werden.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
    • Figur 1: einen schematischen Querschnitt durch eine Mischanordnung;
    • Figur 2: eine Ansicht der Injektordüse 3;
    • Figur 3: einen schematischen Querschnitt durch eine Injektordüse 3 und
    • Figur 4: eine Seitenansicht einer anderen Injektordüse 3.
  • Eine wichtige Anwendung der Erfindung ist die Bereitstellung und Konditionierung von Stoffströmen im Konstantteil vor einem Stoffauflauf einer Papiermaschine.
  • Der in Figur 1 dargestellten Mischvorrichtung in Form eines Mischrohres, wird als Hauptströmung (zweites Fluid 2) eine Verdünnungsflüssigkeit, beispielsweise Siebwasser über einen Zulauf zugeführt. An den Zulauf schließt sich in Strömungsrichtung der Verdünnungsflüssigkeit ein Rohrbogen an, welcher eine Krümmung von mindestens 45°, insbesondere ca. 90° aufweist.
  • Im Bereich dieses Rohrbogens wird über einen anderen Zulauf mit einer Injektordüse 3 eine hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1) in die Verdünnungsflüssigkeit zugeführt, deren Konsistenz in einem Bereich zwischen 2 und 6 %, insbesondere zwischen 2,5 und 4,5% liegt.
  • Die dem Zusammenführen der beiden Fluide 1,2 nachfolgende Mischzone 4 liegt in dem auf den Rohrbogen folgenden geraden Rohrstück und kann zur Verbesserung der Durchmischung noch einen hier nicht dargestellten statischen Mischer besitzen.
  • Darüber hinaus kann der Hauptstrom (zweites Fluid 2) auch über eine Querschnittsverminderung im Bereich der Injektordüse 3 zur besseren Mischung beschleunigt werden.
  • Dabei wird die hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1) mit einer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, die zwischen 5 und 15 m/s liegt und höher als die Strömungsgeschwindigkeit der Verdünnungsflüssigkeit (Fluid 2) ist.
  • Damit die hochkonsistente Faserstoffsuspension (erstes Fluid 1) möglichst in das Zentrum des Stromes der Verdünnungsflüssigkeit (zweites Fluid 2) gelangt, ragt die Injektordüse 3 relativ weit über die Innenwand des Rohrbogens hinaus. Dabei ist die mittig im geraden Rohrstück der Mischzone 4 angeordnete Injektordüse 3 in Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2 ausgerichtet.
  • Nach der Vermischung kann die Faserstoffsuspension durch eine Rohrleitung zu einem Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn geführt werden.
  • Die Injektordüse 3 zum Eindüsen des ersten Fluids 1 in die, von dem zweiten Fluid 2 durchströmte Mischzone 4 besitzt eine Düsenöffnung 5, deren durchströmbarer Querschnitt über einen lageveränderlichen Verschlusskörper 6 änderbar ist.
  • Gemäß den Figuren 2 und 3 befindet sich der Verschlusskörper 6 dabei auf der zur Mischzone 4 weisenden Seite der Düsenöffnung 5.
  • Zur Vergrößerung des durchströmbaren Querschnitts der Düsenöffnung 5 wird der Verschlusskörper 6 in Strömungsrichtung des Fluids 1 von der Düsenöffnung weg bewegt.
  • Eine Bewegung des Verschlusskörpers 6 entgegen der Strömungsrichtung des Fluids 1 zur Düsenöffnung 5 hin führt zu einer Verkleinerung der wirksamen Düsenöffnung 5 und am Ende zu deren Verschluss.
  • Hierzu ist der Verschlusskörper 6 konzentrisch zur Düsenöffnung 5 angeordnet und über eine durch die Düsenöffnung 5 aus dem Rohrbogen herausgeführte Verschlusskörper-Achse 7 verschiebbar.
  • Der nach der Düsenöffnung 5 folgende Verschlusskörper 6 erweist sich zur Vermeidung von Verstopfungen infolge des hohen Faseranteils als vorteilhaft.
  • Um die Vermischung der beiden Fluide 1,2 in der Mischzone 4 zu fördern, wird der durchströmbare Querschnitt zwischen Düsenöffnung 5 und Verschlusskörper 6, wie in Figur 2 zu erkennen, von mehreren, von der Verschlusskörper-Achse 7 radial verlaufenden, schlitzförmigen Kanälen 8 gebildet.
  • Die Anzahl der Kanäle 8 liegt dabei zwischen 2 und 10, bevorzugt zwischen 4 und 8 und die Schlitzbreite zwischen 30 und 60 mm.
  • Zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts dieser Kanäle 8 ist jedem Kanal 8 ein separater, lösbar mit der Verschlusskörper-Achse 7 des Verschlusskörpers 6 verbundener Verschlusskörper-Flügel 9 zugeordnet.
  • Die bei Öffnung der Injektordüse 3 zumindest teilweise in die Mischzone 4 hineinragenden Teile des Verschlusskörpers 6, d.h. der Verschlusskörper-Flügel 9 sowie der Verschlusskörper-Achse 7 führen zusätzlich zur Verwirbelung und unterstützen so die Vermischung der Fluide 1,2.
  • Um dem Fluid 1 bei seiner Eindüsung zur Intensivierung der Vermischung eine Richtungskomponente quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2 zu geben, bildet die zur Düsenöffnung 5 weisende Seite des Verschlusskörpers 6, d.h. der Verschlusskörper-Flügel 9, wie in Figur 3 zu sehen, mit der aus der Düsenöffnung 5 geführten Verschlusskörper-Achse 7 einen Winkel zwischen 30 und 75°.
  • Zur Beschleunigung des einzudüsenden ersten Fluids 1, können die Verschlusskörper-Flügel 9, wie angedeutet, auf der zur Düsenöffnung 5 weisenden Seite in Strömungsrichtung des ersten Fluids 1 eine konkave oder konvexe Form aufweisen.
  • Auch Strömungsprofile zur Beeinflussung der Strömung des ersten Fluids 1, wie Kerben, Barrieren usw. können auf dieser Seite der Verschlusskörper-Flügel 9 angeordnet werden.
  • Zwecks Bildung von Turbulenzen im Strom des zweiten Fluids 2 sind bei Figur 4 in Strömungsrichtung vor der Mischzone 4 mehrere Störkörper 11 vorhanden, die (quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids 2) in die Strömung des zweiten Fluids 2 eintauchen. Diese Turbulenzen verbessern die Durchmischung beider Fluide 1,2 in der nachfolgenden Mischzone 4 erheblich.
  • Im Interesse einer einfachen, aber wirkungsvollen Konstruktion sind die Störkörper 11 am Gehäuse 10 der Injektordüse 3 befestigt, oder wie in Figur 4 zu sehen, sogar Teil des Gehäuses 10.
  • Um dabei mit den Störkörpern 11 möglichst nah an die Düsenöffnung 5 und damit auch an die Mischzone 4 heranzukommen, umfasst hier jeder Störkörper 11 einen Teil der Düsenöffnung 5. Dementsprechend mündet bei der Lösung gemäß Figur 4 aus jedem Störkörper 11 je ein Kanal 8 in die Mischzone 4.
  • Das Gehäuse 10 der Injektordüse 3 wie auch der Verschlusskörper 6 können zumindest teilweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff bestehen. Als Gehäuse 10 eignet sich insbesondere auch ein Klöpperbodenprofil, in welches Schlitze für die Kanäle 8 eingefräst werden.
  • Zur Erleichterung der Montage und damit auch eines Austausches der Verschlusskörper-Flügel 9 im Falle ihres Verschleißes sind diese lösbar auf der Verschlusskörper-Achse 7 angebracht und hohl ausgebildet.
  • Dies wiederum ermöglicht eine vereinfachte Herstellung, indem die Verschlusskörper-Flügel 9 vollständig schichtweise aus einem flüssigen, pastösen oder festen Werkstoff aufgetragen und dabei einem physikalischen oder chemischen Härtungs- oder Schmelzprozess unterzogen werden.

Claims (15)

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