專(zhuān)利名稱(chēng)：混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將氣體或液體形式的助劑摻合至材料流的裝置。該裝置包括帶有一入口部分和一出口部分的一腔室，所述入口部分和出口部分分別連接至來(lái)自一管子的入口和來(lái)自一管子的出口，且入口和出口各具有大體呈圓形的橫截面。該裝置還包括用于將助劑供應(yīng)至腔室的裝置。材料流應(yīng)在對(duì)腔室供應(yīng)助劑的同時(shí)通過(guò)腔室。
背景技術(shù)：
在紙漿懸浮液的加工中，例如為了加熱或漂泊的目的而必須摻合各種加工助劑。需要在穿過(guò)一管子輸送紙漿的同時(shí)將助劑分散在紙漿中。為了進(jìn)行加熱，供應(yīng)紙漿蒸汽，這些紙漿蒸汽凝結(jié)，從而將其內(nèi)能放出給紙漿。在漂白時(shí)，供應(yīng)一漂白助劑，該助劑會(huì)與紙漿起反應(yīng)。對(duì)于再生纖維紙漿的加工系統(tǒng)，要通過(guò)浮選分離打印墨水，它還包括在其之前先在紙漿中打散(disintegrate)空氣。
在所有情況下都難于施加較低的能量而將助劑均勻地混合到材料流中。在通過(guò)供應(yīng)到紙漿管的蒸汽來(lái)加熱紙漿時(shí)，經(jīng)常會(huì)引起在管的內(nèi)側(cè)上產(chǎn)生較大的蒸汽氣泡的問(wèn)題。當(dāng)這些蒸汽氣泡快速地凝結(jié)時(shí)，產(chǎn)生冷凝物的猛烈撞擊，這在管子中、并繼而在設(shè)備中導(dǎo)致了有害的氣穴現(xiàn)象。這就限制了可供應(yīng)至系統(tǒng)的蒸汽量以及所想要的溫度上升。想要在紙漿中獲得整體均勻的溫度分布形態(tài)也很困難。為了克服這些問(wèn)題，可供應(yīng)大量能量以將蒸汽較好地?fù)胶系郊垵{中。另一可選方式是在將蒸汽供應(yīng)至紙漿時(shí)就已將蒸汽打散。在將漂白助劑摻合至紙漿時(shí)，使用相對(duì)較大量的能量，以保證漂白助劑被打散并被輸送給紙漿懸浮液中的所有纖維。它們的能量需求是由所要供應(yīng)的漂白助劑和漂白助劑的相(液體或氣體)來(lái)控制的。在氣相漂白助劑供應(yīng)處的幾何形狀是重要的，它可避免在摻合之后發(fā)生所不希望的馬上分離。沒(méi)有可動(dòng)件的混合裝置的先前解決方案都因其幾何形狀設(shè)計(jì)問(wèn)題以及較低的混合效率而應(yīng)用面有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)一種新穎的幾何形狀設(shè)計(jì)來(lái)解決要附加高能量、助劑分布情況差的問(wèn)題，并可避免在紙漿懸浮液通流時(shí)栓塞成形(plug formation)的危險(xiǎn)。
本發(fā)明基于以下準(zhǔn)則。
1.混合是輸送。可以在至最遠(yuǎn)的纖維輸送距離較長(zhǎng)的一位置處添加助劑。這意味著必須供應(yīng)大量的能量，用以輸送至所有的纖維。可以在一個(gè)或多個(gè)至所有纖維輸送距離較短的位置處添加助劑。這意味著需要較少的能量或者不需要能量來(lái)輸送至所有的纖維。
2.具有較高濃度范圍、8-18％的紙漿懸浮液不可能受到壓縮而無(wú)栓塞成形的危險(xiǎn)。這意味著對(duì)裝置的幾何形狀有較高的要求。
根據(jù)本發(fā)明，在橫截面大體呈圓形的用于材料流的管子里設(shè)置一腔室。該腔室具有一入口部分，其橫截面逐漸地從圓形變換成長(zhǎng)形，且面積基本保持不變；一出口部分，其橫截面逐漸從長(zhǎng)形變換成圓形，且較佳的是面積基本保持不變。助劑供應(yīng)裝置圍繞入口部分和出口部分之間的腔室相連接。
根據(jù)一個(gè)較佳的實(shí)施例，在入口部分和出口部分之間的腔室中間部分由平行的對(duì)置壁形成，它們與環(huán)繞的壁部分結(jié)合成一體。或者，腔室中間部分的橫截面可以是橢圓形的，或者具有一些其它的長(zhǎng)形的設(shè)計(jì)。
從圓形至長(zhǎng)形橫截面的變換以及從長(zhǎng)形至圓形橫截面的變換分別應(yīng)穿過(guò)沿著流動(dòng)方向的某一距離而發(fā)生。該距離的最小長(zhǎng)度是由應(yīng)用的目的以及材料流的特性所決定的。長(zhǎng)形橫截面的面積可定義成作為高度與寬度的乘積的一矩形形狀。長(zhǎng)形橫截面的最小高度由材料流的特性來(lái)確定。
該腔室可由入口部分與出口部分之間的一密集的節(jié)流裝置(densitarythrottle)來(lái)完成。用于供應(yīng)助劑的裝置可以設(shè)置在最窄的區(qū)段中，其使摻合助劑的添加位置與材料流的所有組分之間的輸送距離最短。添加可以在節(jié)流裝置中進(jìn)行，可以在節(jié)流之前也可以緊接在節(jié)流之后。
穿過(guò)腔室的材料流通過(guò)一進(jìn)入管來(lái)供應(yīng)，并且通過(guò)一輸出管排出。由于發(fā)生從圓形至長(zhǎng)形的橫截面幾何形狀的改變、且面積不變或變化有限，所以材料流基本不受到任何的壓縮。
根據(jù)目前的管流流動(dòng)理論，在管壁處的流速為零。這些理論意味著在橫截面上會(huì)發(fā)生一流速梯度。當(dāng)該流速梯度達(dá)到某一大小時(shí)，在粘滯性材料中，管流就從層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)。根據(jù)本發(fā)明，利用了該現(xiàn)象，因?yàn)樵陂L(zhǎng)形橫截面中的最小高度確定成致使發(fā)生從層流狀態(tài)至紊流狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。通過(guò)在腔室中放置密集的節(jié)流裝置，可以附加地影響材料流，或者可以利用節(jié)流效應(yīng)來(lái)使混合裝置尺寸更小。通過(guò)將幾何形狀形成為致使發(fā)生從層流狀態(tài)至紊流狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，就可以在將助劑添加到紊流區(qū)域中時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的助劑摻合。
附圖簡(jiǎn)述下面將參照示出本發(fā)明不同實(shí)施例的附圖來(lái)更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖2和3通過(guò)沿圖1中A-A的剖面示出其它的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了一個(gè)腔室1，該腔室連接至材料流的一進(jìn)入管2和一輸出管3。這些管子2、3具有圓形的橫截面，并連接至腔室1的一入口部分4和一出口部分5。出口部分4的橫截面逐漸地從圓形變換成長(zhǎng)形，且面積基本保持不變；出口部分5的橫截面則逐漸地從長(zhǎng)形變換成圓形，且面積基本保持不變，以上均系沿流動(dòng)方向而言。
根據(jù)所示的實(shí)施例，入口部分4直接變成出口部分5，但該腔室也可以在入口部分和出口部分之間有一段長(zhǎng)度為均勻的長(zhǎng)形橫截面。
在從入口部分4至出口部分5的過(guò)渡中，圍繞腔室1的整個(gè)周?chē)B接用于供應(yīng)加工助劑的多個(gè)裝置6。這些裝置6可合適地由多個(gè)噴嘴組成，諸噴嘴圍繞腔室1的周緣均勻地分布。如上所述，通過(guò)由腔室1中的橫截面幾何形狀的變化所產(chǎn)生的材料流變形來(lái)促進(jìn)助劑的摻合。
圖2以及圖3分別通過(guò)沿圖1中A-A的橫剖面示出兩個(gè)實(shí)施例，一個(gè)實(shí)施例(圖2)在腔室1中沒(méi)有密集的節(jié)流裝置，以及一第二實(shí)施例(圖3)在腔室1中的入口部分4與出口部分5之間設(shè)有一密集的節(jié)流裝置7。用于供應(yīng)助劑的裝置6形成為直接設(shè)在腔室1的壁中或者設(shè)在節(jié)流裝置7中的噴嘴或長(zhǎng)形狹縫(在圖中沒(méi)有示出)。節(jié)流裝置7意味著在穿過(guò)腔室的材料流中產(chǎn)生短期的剪應(yīng)力，這在某些情況下可以根據(jù)促進(jìn)助劑的摻合。根據(jù)一較佳的實(shí)施例，裝置6設(shè)置在節(jié)流所形成的紊流區(qū)域的開(kāi)始處。裝置6包括小圓孔，并且它們的出口指向材料流。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于所示的實(shí)施例，而可在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)加以變化。
權(quán)利要求
1.一種用于將氣體或液體形式的助劑摻合至材料流的裝置，該裝置包括帶有一入口部分(4)和一出口部分(5)的一腔室，所述入口部分和出口部分分別用于連接至具有大體呈圓形的橫截面一入口(2)和一出口(3)，該裝置還包括用于將助劑供應(yīng)至腔室(1)的裝置(6)，其特征在于，腔室的入口部分(4)的橫截面逐漸地從圓形變換成長(zhǎng)形，且面積基本保持不變；腔室的出口部分(5)的橫截面逐漸從長(zhǎng)形變換成圓形；并且，用于供應(yīng)助劑的裝置(6)圍繞入口部分和出口部分之間的腔室(1)分布。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，腔室的出口部分(5)逐漸從長(zhǎng)形變換成圓形，且面積基本保持不變。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在腔室(1)中入口部分(4)與出口部分(5)之間放置一密集的節(jié)流裝置(7)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，用于供應(yīng)助劑的裝置(6)放置在由密集的節(jié)流裝置(7)所形成的一紊流區(qū)域的開(kāi)始處。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，用于供應(yīng)助劑的裝置(6)設(shè)置在密集的節(jié)流裝置(7)中。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，用于供應(yīng)助劑的裝置(6)設(shè)置在密集的節(jié)流裝置(7)之前。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，用于供應(yīng)助劑的裝置(6)設(shè)置在密集的節(jié)流裝置(7)之后。
全文摘要
一種用于將氣體或液體形式的助劑摻合至材料流的裝置，該裝置包括帶有一入口部分(4)和一出口部分(5)的一腔室，所述入口部分和出口部分分別用于連接至具有大體呈圓形的橫截面一入口(2)和一出口(3)。用于供應(yīng)助劑的裝置(6)連接至腔室(1)。入口部分(4)的橫截面逐漸地從圓形變換成長(zhǎng)形，且較佳的是面積基本保持不變。用于供應(yīng)助劑的裝置(6)圍繞入口部分和出口部分之間的腔室分布。
文檔編號(hào)D21C9/10GK1627984SQ03803182
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月1日
發(fā)明者P·達(dá)尼爾森, T·加克布森, D·諾德加德 申請(qǐng)人:美佐紙業(yè)股份有限公司