專利名稱：將第一流體混入第二流體的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將第一流體混入第二流體的設備，這種設備包括-一個具有第二流體流動室的殼體，-一個在所述流動室中的限流件，以及-用于將所述第一流體引入在限流件和流動室的面對限流件的那些壁之間的至少一個間隙的裝置。本發(fā)明特別涉及一種設備，其用于將一種流體，最好是氣體如蒸汽、臭氧或氧氣，混入纖維素紙漿懸浮液中。
由于諸多原因借助直接的蒸汽加熱液體和懸浮液可能是難于進行的。難點之一是使蒸汽霧化，同時使懸浮液處于可連續(xù)、順利冷凝的運動狀態(tài)，這就要求蒸汽在液體或懸浮液中均勻地霧化。另外當蒸汽增加時，蒸汽泡量可能很大。使蒸氣和液體之間的熱對流不足以實現(xiàn)理想的連續(xù)冷凝。因此，會形成間歇的，劇烈的蒸汽爆聚，從而引起沖擊和振動，其劇烈程度可能會引發(fā)機械損壞，當蒸汽量增加較大時這種現(xiàn)象會加劇。
一般對蒸汽混合器會提出許多要求。增加蒸汽時在通過混合器的過程中不應發(fā)生局部過剩。降解或所謂流化的發(fā)生必須盡量減小局部壓力的變化。因蒸汽泡而發(fā)生的爆聚應該在構件或結構材料不會受到因氣穴現(xiàn)象而引起損壞的部分發(fā)生?；旌掀鲬摼哂心撤N固有彈形的形狀以使其能夠吸收流至和流過混合器的蒸汽和紙漿流中可能的瞬時紊流引起的壓力和沖擊。
公眾已經(jīng)知道許多種用于將氣流混入紙漿懸浮液的設備。瑞曲專利第486341號描述了一種設備，其用于混合含纖維素的纖維材料的懸浮液和一種如臭氧、氧氣和氯氣形式的氣體，以及含各種活潑的物質(zhì)如二氧化氯的液體。在其基本原理中，這種混合器包括一個漏斗形零件，其中有一圓錐形活動零件。在漏斗形零件和圓錐形零件之間形成一個可調(diào)間隙，紙漿通過該間隙。在漏斗形零件的壁上有許多為準備混入通過的紙漿的流體而設置的開口，這種設備的缺陷是其體積較大，由于紙漿在混合器中流向變化，特別是在現(xiàn)有管路系統(tǒng)中的安裝復雜，這就要求連接這種混合器的管路系統(tǒng)必須改變方向，而且這種混合器要求某種形式的安裝支架或底座。
具有用于將流體混入紙漿的旋轉(zhuǎn)零件的混合設備也是常見的，這種設備的問，題是，轉(zhuǎn)動會引起大的壓力變化，這會形成蒸汽流經(jīng)的壓力很低的區(qū)域，從而引入上述的爆聚。另一個問題是均勻地在紙漿懸浮液中分布蒸汽，特別是當準備大量供應蒸汽時，從而也會引起容量問題。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題。因此，按照本發(fā)明，提供一種混合設備，它沒有任何轉(zhuǎn)動零件，它不以能構成如紙漿懸浮液的所述第二流體不要求其流動改變其主流向為先決條件，它結構緊湊，而且它不要求安裝支架或底座。
本發(fā)明的上述的和其它的目的和優(yōu)點是借助權利要求書中限定的本發(fā)明的特征實現(xiàn)的。本發(fā)明的進一步的特征、方面和優(yōu)點通過以下推薦實施例作進一步闡述。
現(xiàn)在對照以下附圖詳述推薦實施例。


圖1是按照本發(fā)明的設備的局部剖開的端視圖。
圖2是沿圖1中II-II線的剖視圖。
圖3是取自圖2的部分剖視圖，表示分配件的實施例。
圖4是構成設備一部分的限流件的立體圖。
圖5是以圖2相應的，按照本發(fā)明的變化實施例的設備的側剖圖。
圖6是按照本發(fā)明的變化實施例的設備中的限流件的立體圖。
圖7是按照本發(fā)明另一實施例的設備中的限流件的立體圖。
按照本發(fā)明，設備A包括一個主體，下文中稱其為殼體1，殼體1有一管形或筒形外壁36、一個平面的第一端壁37、一個也可以是平面的第二端壁38(但是實施例中，其為向內(nèi)的圓錐形)，以及一個在第一和第二端壁之間的連續(xù)的長孔，下文中稱其為流動室39，其側面受到一對室壁5，10的限制。流動室39的形狀將在下文中詳述。
流動室39將平面的第一端壁分成兩個圓弓形部分37a和37b，第二端壁38也被相應地分成兩個部分38a和38b，這兩個部分可以描述為圓錐形部分，或者當端壁38為平面時為平面的圓弓形。在外壁36和壁5，37a及38a之間形成第一外部空間40a，而在殼體1的另一側相應地形成第二外部空間40b。上面稱為第一流體并準備混入所述第二流體的流體的輸送管線41a，41b通往第一和第二外部空間4a，40b。按照實施例，所述第一流體為蒸汽，但是在設備的其它應用場合也可以為其它氣體如氧氣、臭氧、二氧化氯和/或一種液體。
設備A借助殼體1固定在兩條管線32，33之間，按照實施例，上述管線與殼體1的外壁具有相同的直徑，但是也可以有不同的直徑。上述固定可以通過法蘭接頭等普通方式實現(xiàn)。在殼體1上的一對凸緣的標號為34，35。這里，具有殼體1的設備A的朝向，使所述第二流體通過流動室39從管線32向上流動，并通過管線33再向上流動，殼體1以平面的第一端壁37面向所述第二流體的進入管線32，并以向內(nèi)錐形的第二端壁38面向外流的管線33。
在流動室的兩端，殼體1的外壁有開口，從而形成開口43和44。流動室39通過開口43，44分別與設在殼體1外側的第一和第二缸空間45和46相連通。有關的第一和第二缸27和28焊接在殼體1的外壁36上。在缸27，28中分別裝有第一和第二活塞25和26。第一活塞25由活塞桿23連接在液缸20中的液力活塞21上。一對液壓油供應管線的標號為20a，20b?？捎脷鈩硬僮魈娲簤翰僮鳌．敻?0為氣缸時，管線20a，20b為空氣管線。
在流動室39中設有限流件6，限流件6從第一缸空間45，通過第一側向開口43，整個流動室39，并經(jīng)過第二側向開口44伸入第二缸空間46。在限流件6構成流動室中的限流件的同時，它也構成兩活塞25和26之間的連接件，活塞25和26連接著限流件6的兩端。
在圖4中示出由限流件6、第一和第二活塞25，26、活塞桿23和液缸或氣缸活塞21構成的整體式構件。限流件6的縱軸線，也是活塞25和26的中心線的標號為24，其垂直于殼體1的中心線31，它是所述第二流體的主要流向，第二流體通過管線32和33輸送并準備混入所述第一流體。
如圖1，2和4所示，限流件6的基本形狀為六面體，是由一對側壁7，8、一個底壁48、一個頂壁49、一個后端壁50和一個前端壁51限定的，后端壁50連接著第一活塞25，前端壁51連接著第二活塞26。更具體來說，限流件6是雙楔形的，在縱向，即在軸線24的方向通過相互收攏的兩個側壁7，8呈楔形，而在橫向上通過相互收攏的相同的端壁7，8，在從頂壁49向著面對流入的第二流體的底壁48的軸線31的方向上也呈楔形。
流動室39具有與限流件6大約一致的形狀。當限流件6對稱地放置在流動室39中時，限流件的側壁7，8卻分別與流動室39的側壁5和10形成一個小角度。因此，在側壁5，7和8，10之間分別形成間隙15和16，這些間隙在流動方向上稍許加寬。這兩個間隙15，16構成從管線32通過本發(fā)明的設備A流至管線33的第二流體的通道。在對稱位置時，限定間隙15，16的壁原則上可以平行，但是最好從平行狀態(tài)有小的偏移，從而加寬間隙形狀。
設備A還包括將所述第一流體引入間隙15，16的裝置，第一流體在所設想的應用中由蒸汽構成。一方面，上述裝置包括兩個外部空間40a和40b，以及通向這些空間的供送管線41a和41b，另一方面還包括流動室39的側壁5和10上的孔18?？?0沿著側壁5，10的長度分布，最好分別比起與間隙15和16的出口13和14的距離來說更接近其進口11和12?？?8可以是圓孔或者為間隙或縫。術語“孔”應更為廣泛，包括開口、槽縫等等，而不管其形狀如何。在軸截面中，孔的形狀是從外部空間40a，40b向著間隙15，16加寬的。這種形狀適于通過間隙15，16向上流動的第二流體是含有纖維的懸浮液的情況。如果第二流體一混入的流體一通過供送管線41a，41b的供送被中斷而含纖維素的纖維材料繼續(xù)流過設備A，那么，孔18被纖維材料堵塞，不會進入外部空間40a，40b。當蒸汽或不同的混入流體再次接通，通過管線41a和41b分別進入空間40a和40b時，該流體會吹開孔18中堵塞的纖維，使其可再次可以使用。
作為變型或改進，孔18，縫或類似裝置可以設置在分離的可互換板上，該板可用螺紋緊固并填充側壁5，10上的一個較大開口。這種可互換板可設有不同數(shù)目的孔18或設有不同形狀、位置、尺寸等的孔18，用戶通過多個這種可互換板可以增加使第一流體(本例中為蒸汽)的入流適應其它條件的機會。例如，如果在按照本發(fā)明的設備構成一部分的較大設施中應改變生產(chǎn)條件的話，那么就可以更換可互換板以便使板上的孔適合改變了的生產(chǎn)條件。
事實上也可以通過限流件6來供送蒸汽或其它第一流體，在這種情形中，開口相應地設置在所述限流件的側壁7，8上，最好靠近間隙15，16的入口11，12。
安裝在設備上、下游的壓力檢測傳感件以及控制裝置(圖中未畫出)也構成設備的一部分，控制器影響管線20a，20b中的流量以控制活塞21，以便控制楔形限流件6在垂直于通過設備A的紙漿懸浮液或類似液體的主流向的限流件的縱向上的移動，從而使可以調(diào)節(jié)間隙15，16的寬度，使通過設備的流量得到控制。
在下面對設備如何起作用的描述中，假定向上通過管線33，34流動的，以及在權利要求中和上文中稱為第二流體的流體是纖維素纖維在水中紙漿懸浮液，準備向該懸浮液引入的所述第一流體是蒸汽。
上述壓力檢測傳感器(未畫出)和控制裝置測量或接受在設備A上、下游的纖維紙漿懸浮液中的壓力測值以便記錄壓差。控制裝置將記錄的壓差與預定值進行比較。預定值是根據(jù)主要生產(chǎn)條件如溫度、稠度、紙漿種類和容量等來設定的。這種設定最好是自動進行的。
通過調(diào)節(jié)壓力或液壓管線20a和20b的流量，控制裝置驅(qū)動控制缸20，使限流件6在軸線24的方向上，即垂直于與軸線31一致的主流動方向地前后移動，以便將間隙15，16調(diào)節(jié)至需要的寬度。
例如，如果在進口側，即，在管線32中壓力增加，這將由所述傳感器和控制裝置記錄下來，使控制缸20垂直于主流方向31地驅(qū)動并移動限流件6，從而增加間隙15，16的寬度。這樣增大的流動面積將使堵塞被驅(qū)散，獲得較大的紙漿流，直至進口側的壓力下降，壓差恢復正常。然后，控制缸20再被驅(qū)動，使間隙寬度減小，繼續(xù)反復進行上述過程，直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。
限流件6由缸27，28中的活塞25，26控制其軸向運動，使限流件6的縱軸線24總是保持與流動室39的對稱平面相重合，縱軸線24同時構成活塞25，26的中心軸線，上述對稱平面與設備A中的主流方向31一致。不過，由于活塞25，26是圓柱形的，限流件6可繞其中心軸線24作小的旋轉(zhuǎn)擺動。這就是說，如果間隙15，16之一開始堵塞，另一間隙中的壓力，最好是在出口通道13或14區(qū)域中的壓力就會增加。這種在某一側壁7或8上不平衡的壓力會產(chǎn)生使限流件6繞其中心軸線24轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩，因而當間隙處于被堵塞的過程中可增加間隙寬度。通過在臨界的堵區(qū)域中增加間隙寬度，可使堵塞變得疏通。但是，重要的是，由于在兩間隙15，16中引起恒定的壓力變化可產(chǎn)生限流件26的恒定的，小量轉(zhuǎn)動，消除了堵塞，因而避免了因在缸27，28中安裝限流件6引起的間隙堵塞。
在間隙15，16中流動的流體的壓力通過側向開口43，44作用在支承活塞25，26上。設置得靠近控制缸20的第一活塞25的內(nèi)表面29大于另一活塞27的內(nèi)表面30，這就是說，來自流動著的流體的壓力在控制缸20的方向上壓迫著限流件6，即，為了協(xié)助來自流動著的介質(zhì)的壓力，控制缸20大都以背壓工作。適當時，壓力形式的阻尼可作用在控制缸20的另一側以便阻尼來自限流件6的運動。不過，由于向上流過設備A的所述第二流體中的壓力變化和來自控制缸20的背壓可能使限流件6產(chǎn)生縱向擺動，也會抵抗間隙15，16的堵塞，因而也需要限流件6縱向24的一定運動自由度。適當時，設備A也可設有振動器，振動器連接于支承活塞26，并在限流器6的縱向上起作用。
按照實施例，為了控制所述第二流體，即，紙漿懸浮液的流量，楔形限流件6的面對流動介質(zhì)的較窄表面48可由一個凸出的導向體延伸。
下面對照圖5-7描述按照本發(fā)明的設備改進實施例。在圖5和6中，與圖1-4中相應的零件使用相同的標號加“＇”，在圖7中則加上“X”。
設備A＇包括主體或外殼1＇，帶有第一平端壁37＇和第二平端壁38＇，在第一和第二平端壁37＇，38＇之間有一流動室39＇，其一般的形狀與前述實施例相同。設備A＇借助與前述實施例類似的法蘭連接裝置安裝在兩管線32＇和33＇之間。
在流動室39＇中設有一限流件6＇，其基本為由一對側壁7＇，8＇，一個彎曲底壁48＇和一彎曲上壁49＇限定的六面體形狀?；蛘撸蘖骷?＇也可設計得與前述實施例相似。但是，為了在流過流動室39＇的流體的影響下使限流件6＇定心，也許適于使那些(相應于前述實施例中控制限流件6的活塞26，27的)活塞的中心軸線24＇更靠近底壁48＇。
按照本實施例，流動室39＇的兩側壁5＇和10＇包括一對雙板，即，固定地焊接于端壁37＇，38＇上的外板5A＇，10A＇和借助螺栓60可卸式連接于外板5A＇，10A＇的內(nèi)板5B＇，10B＇。在兩內(nèi)板5B＇和10B＇和限流件6＇的側壁7＇和8＇之間，分別設有間隙15＇和16＇，這與前述實施例的方式相同。
按照本實施例，面對間隙15＇和16＇的板5B＇和10B＇的側面設有長形凹部或凹槽61，以便增加流過間隙15＇，16＇的流體的紊流，從而進一步改善準備與間隙15＇，16＇的所述第一流體混合的第二流體的混合效果。在每塊內(nèi)板5B＇，10B＇的下部設有一系列用于將所述第一流體引入間隙15＇，16＇的孔18＇。這些孔18＇的后面，在有關外板5A＇，10A＇上設有長形開口18A＇。在長形開口18A＇外分別設有外部空間40a＇和40b＇。所述第一流體的供送管線41a＇和41b＇分別連接于上述外部空間40a＇和40b＇。
在本說明書開始時曾提到，當將蒸汽混入流體時會引起斷歇的、劇烈的蒸汽內(nèi)爆，造成壅塞和振動。為了減弱這種壅塞并防止和減小限流件6‘的振動，采取了下述措施。限流件6＇的每個側壁7＇，8＇，在面對間隙15＇或16＇的壁面設有凹部62。凹部62占據(jù)了所述壁面的主要部分，并覆蓋著不銹鋼薄片。被覆蓋的凹部62可填注砂、鉛或鋼丸、橡膠或其它以任何本身為公知的方式阻止壅塞的材料。
圖5所示設備的操作相應于前述實施例設備A的上述操作，因而可參閱前面關于操作的描述。
在上面對圖5實施例的描述中曾提到，為了低抗流動室39＇中的限流件6＇的傾斜，軸線24＇最好向著限流件6＇的前端壁48＇位移。按照圖6的實施例表示有效防止上述傾斜的另一種方法。按照該實施例，活塞25＇和26＇的兩中心軸線24＇和24＇＇相互平行并錯開位置，它們最好在與限流件6’的對稱平面重合的垂平面內(nèi)錯開位置。
在圖7的實施例中，導銷50，51用于每個活塞25X和26X上，也可用在兩者之一上，以便防止限流件6X的傾斜。導銷60，61與活塞軸線平行，裝在各自的缸殼(未畫出)中。
按照本發(fā)明的上述設備A具有超過現(xiàn)有技術的設備的許多優(yōu)點，其結構簡單、緊湊，易于安裝在現(xiàn)有的管路系統(tǒng)中。具體作法是，為了容納設備A，只需在準安裝設備的管路中在兩個位置上進行切割，然后適當?shù)赝ㄟ^例如法蘭管接頭將設備與切割的管路相連接，上述管路32和33相應于管路的切割部分。設備A無需支架或底座來支承，這也有利于安裝工作。另一個優(yōu)點是，主流，即，紙漿懸浮液流，無需改變其通過設備A的主流方向，這就是說，可保持通過間隙15，16的高的流體速度，這也就是說，所加蒸汽或其它第一流體在第二流體(紙漿懸浮液)中將會有很好的分布，從而減小了內(nèi)爆的風險。如果內(nèi)爆還是發(fā)生了，那么也將在下游發(fā)生，不會引起嚴重的問題。設備A還有一個優(yōu)點是，由于其結構和安裝，限流件在其縱向和繞其縱軸線都有一定的運動自由度，因而有效地防止了堵塞現(xiàn)象。
權利要求
1.用于將第一流體的混入第二流體的設備，該設備A包括-一個具有第二流體流動室(39)的殼體(1)，-一個在流動室中的限流件(6)，和-用于將所述第一流體引入在限流件和流動室(39)的面對限流件的那些壁(5，10)之間的至少一個間隙(15，16)的裝置(18)，其特征在于-限流件在垂直于所述第二流體的主流方向的平面內(nèi)，以及所述流動室在同一平面內(nèi)，基本呈楔形，-在限流件的楔形會聚的兩側面的每個側面和楔形流動室的面對限流件的那些壁之間存在間隙(15，16)，以及-所述引入第一流體的裝置(18)設置在上述兩間隙的區(qū)域中。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于在限流件的與主流方向上的第二流體成直角的縱向上，以及在與所述主流方向線性重合但方向相反的方向上，所述限流件都呈楔形傾斜。
3.如權利要求1或2所述的設備，其特征在于所述楔形限流件(6)的設置使其可相對于所述殼體(1)，從而相對于朝向限流件的壁(5，10)沿其縱軸線(24)，即，垂直于所述主流向移動，從而改變所述間隙(15，16)的寬度。
4.如權利要求1-3中任一項所述的設備，其特征在于所述楔形限流件，在所述流動室兩側安裝在支承件(27，28)中。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于所述支承件(27，28)包括內(nèi)裝圓柱形活塞(25，26)的缸，其活塞連接于限流件的兩端，使限流件可繞其縱軸線(24)轉(zhuǎn)動。
6.如權利要求1-4中任一項所述的設備，其特征在于支承活塞(25，26)的面向限流件的內(nèi)側面(29，30)與流過設備A的流體接觸。
7.如權利要求1-6中任一項所述的設備，其特征在于設有一控制缸(20)，使葜形限流件(6)可移動以便調(diào)節(jié)所述間隙(15，16)的寬度。
8.如權利要求7所述的設備，其特征在于設置得最靠近所述控制缸(20)的支承活塞(25)的內(nèi)表面(29)大于設置在限流件另一側的支承活塞(26)的內(nèi)表面。
9.如權利要求1-8中任一項所述的設備，其特征在于所述殼體(1)的朝向限流件的那些壁(5，10)具有用于將所述第一流體引入所述間隙(15，16)的孔(18)，槽或等同物。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于所述孔(18)位于更靠近間隙(15，16)的進口(11，12)而不是出口(13，14)的位置上。
11.如權利要求9或10所述的設備，其特征在于所述孔在軸向上具有根據(jù)所述間隙計算得出的圓錐形。
12.如權利要求1-11中任一項所述的設備，其特征在于當將所述限流件對稱地放置在所述流動室中時，所述間隙(15，16)在流動方向上是放寬的。
13.如前述任一項權利要求所述的設備，其特征在于它還包括控制裝置，其用于測量設備(A)進、出口的下游和上游壓力差，并按照所測壓力差相對于一預定值來引起楔形限流件在其垂直于通過所述設備的第二流體的主流向的縱向上的位移。
14.如權利要求1-13中任一項所述的設備，其特征在于其間限定間隙(15＇，16＇)的兩表面中的至少一表面具有不平坦性。
15.如權利要求14所述的設備，其特征在于所述不平坦性是由所述兩表面之一上的縱向槽或凹部(61)形成的。
16.如權利要求15所述的設備，其特征在于所述凹部或槽沿壁的縱向，即，垂直于流過所述間隙的流體的主流向伸延的。
17.如權利要求14-16中任一項所述的設備，其特征在于流動室(39)的表面以及限流件(6＇)面對所述間隙的表面是不平坦的，最好設有垂直于流體主流向的縱向凹部或槽。
18.如權利要求1-17中任一項所述的設備，其特征在于設有防止限流件在所述流動室中傾斜的裝置。
19.如權利要求1-18中任一項所述的設備，其特征在于所述限流件(16＇)在其面向所述間隙(15＇，16＇)的壁(7＇，8＇)的側面上設有防止壅塞裝置(62，63)。
全文摘要
本發(fā)明涉及將第一流體混入第二流體的設備(A)，它包括具有第二流體流動室(39)的殼體(1)；流動室中的限流件(6)和將第一流體引入在限流件和流動室(39)朝向限流件的壁(5，10)間的至少一個間隙(15，16)的裝置(18)，本發(fā)明的特征在于限流件在垂直于第二流體的主流方向(31)的平面內(nèi)，以及所述流動室在同一平面內(nèi)，基本呈楔形、限流件在楔形中會聚的兩側面的每一個和楔形流動室的面向限流件的壁之間存在間隙(15，16)；引入第一流體的裝置(18)設在上述兩間隙的區(qū)域中。
文檔編號B01F15/02GK1140420SQ95191510
公開日1997年1月15日 申請日期1995年1月31日 優(yōu)先權日1994年2月7日
發(fā)明者羅爾?！ひ量嘶裟? 尤爾弗·詹森 申請人:卡瓦爾納制漿技術公司