专利名称：混合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将气态或液态的化学介质与纸浆悬浮液混合的装置。
背景技术：
在处理纸浆的过程中需要混合不同介质以进行处理，例如用于加热或漂白的目的。因此，人们希望在将纸浆悬浮液传送穿过一管子的同时将介质分散到纸浆悬浮液中。专利EP 664150揭示了一种提供这种功能的装置。为了加热纸浆悬浮液，添加蒸汽，且所添加的蒸汽冷凝并从而将其内能释放至纸浆悬浮液。在漂白过程中添加漂白剂，该漂白剂会与纸浆悬浮液起化学反应。在进行回收纤维纸浆的处理时，通过浮选来分离印刷油墨，即在纸浆悬浮液中预先分离空气，以使疏水油墨或印刷油墨可附着在上升的气泡上。在这方面，人们希望处理所用的介质、例如空气均匀且纯一地分布在纸浆悬浮液中，较佳的是以微小的气泡形式来分布，以相对纸浆悬浮液具有较大的表面。
在所有的情况中，很难相称地添加较少的能量来实现介质在材料流中的均匀混合。当通过向纸浆管供应蒸汽来加热纸浆悬浮液时，经常会发生在管子的内侧上形成大蒸汽泡的问题，这是由于未分离的气体仅有较小的冷凝表面所产生的后果。当这些大蒸汽泡快速地向内爆炸时，产生冷凝砰击，导致管子和随后设备中的振动。这种现象会限制可添加到系统中的蒸汽量，因而也限制了所希望的温度上升。当存在大的蒸汽泡时，很难在纸浆悬浮液中实现完全均匀的温度分布。为了补救这些问题，可以供应大量能量，以小心地将蒸汽掺和到纸浆悬浮液中。另一变化形式是在纸浆悬浮液中的供应处就已经分离蒸汽。在将漂白剂混合到纸浆悬浮液中的过程中，使用较大量的能量以使漂白剂均匀地分布并输送至纸浆悬浮液中的所有纤维。由应该供应何种漂白剂(扩散速率和反应速度)以及由漂白介质的相(液体或气体)来控制能量需求量。为了避免在混合后立即就发生所不想要的分离，汽相漂白剂供应处的几何形状是重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种以有效的方式将化学介质供应和混合在纸浆悬浮液中的装置，并且这种装置至少部分地消除上述的问题。
利用根据本发明的一种用于将气态或液态的化学介质与纸浆悬浮液混合的装置来实现这个目的。该装置包括具有一壁的一壳体，该壁形成一混合室和用于将纸浆悬浮液进给至混合室的一第一给料器。此外，该装置包括在混合室中延伸的一转子轴、用来转动转子轴的一驱动装置以及连接至转子轴的一转子本体。转子本体设置成在驱动装置的转动使转子轴转动时向纸浆悬浮液流提供动能，以致在混合室中的一湍流区域中产生湍流。该装置还包括用于将化学介质进给至混合室的一第二给料器和用于从混合室排出化学介质与纸浆悬浮液的混合物的一出口。该装置的特点是，第二给料器包括一化学介质分布件，该化学介质分布件与转子本体成一体，并设置成将化学介质分布至所述涡流区域或其紧挨的附近。
于是，根据本发明，可使化学介质均匀且有效地混合在纸浆悬浮液中。
根据本发明的装置的各个实施例的其它特征和优点将从权利要求书和从下面的描述中变得明白。
现将参照附图在诸实施例中更加详细地描述本发明，但并非把对本发明解释局限于这样的描述。在诸附图中图1A以截面图来示出根据本发明一实施例的装置；图1B示出图1A所示装置的A-A截面；图2示出根据一实施例的化学介质分布件；图3示出根据另一实施例的化学介质分布件；图4示出根据再一实施例的化学介质分布件；图5A-C以转子轴的截面图来示出转子销的可选用的不同实施例；图6A-D示出了转子销的可选用的不同截面；图7A-C示意地示出设有轴向流动产生件的转子轴的可选用实施例；
图8A-D示意地示出限流盘的沿着轴向的流动通道的可选用实施例；图9A-B示出限流盘流动通道的可选用的定位图案；图9C示出一沿轴向的限流盘的实施例，它包括与一转子轴同轴的多个同心环；图9D以截面图来示出包括用于分布化学介质的沟槽的一限流盘的实施例；图9E以前视图来示出如图9D所示的盘；以及图10A-D示出与转子轴成一体的限流盘的可选用实施例。
具体实施例方式
在图1A-B中示出根据本发明一实施例的装置，该装置用于将气态或液体状态的化学介质与纸浆悬浮液相混合。该装置包括带有一壁2的一壳体，该壁2形成一混合室4和用于将纸浆悬浮液供应至混合室的一第一给料器6。此外，该装置包括在混合室4中延伸的一转子轴8、用来转动转子轴的一驱动装置9以及连接至转子轴8的一转子本体10。转子本体设置成在驱动装置的转动使转子轴转动时向纸浆悬浮液流提供动能，以致在混合室中的一湍流区域12中产生湍流。该装置还包括用于将化学介质进给至混合室的一第二给料器13和用于从混合室4排出化学介质与纸浆悬浮液的混合物的一出口。第二给料器13包括一化学介质分布件14，该化学介质分布件14与转子本体10成一体，并设置成将化学介质分布至所述涡流区域12或其紧挨的附近。
较佳的是，转子本体10包括从转子轴8伸出的多个转子销11。化学介质分布件14包括合适地定位在转子销上游的至少一个化学介质出口16。
如图2-4清楚地所示的，一化学介质分布件可包括至少一根分布管100，它们从转子轴102径向伸出，藉此将化学介质出口104设置在分布管100上。
如图4所示，化学介质出口104可对着(如图4中的箭头所示)一转子销106。根据一可选用的实施例，如图2和3所示，化学介质分布件也可包括设置在至少一根转子销106上的至少一个化学介质出口104。在这个情况下，化学介质出口可以指向(如图2和3中的箭头所示)纸浆悬浮液沿着转子轴102流动方向F的相反方向，或者指向横向于纸浆悬浮液的流动方向F(未示出)。如图2清楚地所示的，化学介质分布件可包括设置在至少一根转子销106上的多个化学介质出口104，藉此至少一个化学介质出口104′指向纸浆悬浮液沿着转子轴的流动方向的相反方向，且至少一个化学介质出口104″从转子轴102横穿纸浆悬浮液的流动方向。化学介质出口104可设计为圆柱形的孔。也可以采用其它的设计，例如喷嘴形，以改进化学介质的分布并防止纸浆悬浮液在化学介质出口104中穿透到上游。
请再参见图1A-B，第二给料器13可包括一与转子轴8同轴的、固定的圆柱形本体18，并且转子本体10包括一密封地围绕圆柱形本体18的一套筒20，藉此圆柱形本体就设有与化学介质分布件14连通的一化学介质沟槽。第二给料器13可合适地包括一连接管22，该连接管穿过壳体的壁2延伸到固定的圆筒形本体18，并连接至其中的沟槽。
图5A-C示出根据本发明的一转子本体200可包括多个转子销202，诸转子销沿着转子轴204的径向从其伸出。各转子销可相对转子本体的转动方向(参见图5A-C中的箭头)从转子轴向前弯曲(图5A)或者向后弯曲(图5B)，这两个实施例的目的在于可径向传送混合物。根据图5C中所示的一可选用的实施例，如沿着转子本体的转动方向所见的各转子销的宽度b可在对着转子轴204的方向上沿着转子本体的至少一部分是增加的。图5C所示的实施例减少了敞开面积，并藉此来增加轴向流动的速度。转子销202可具有如图6A-D中所示的各种截面。各转子销可设计成具有如图6A所示的一圆形横截面，这样的截面从制造的角度来看较为简单，并且是一成本经济的设计。转子销202还可具有如图6B-C所示的三角形或方形的截面，这样的几何形状可增加转子轴转动时的闭塞空间。根据再一实施例，转子销可设有如图6D所示的铲形截面，这会在转子轴转动时产生一悬带(sling)的效果。此外，如图6C清楚地所示，各转子销可设计成一沿着转子销的轴向方向的螺旋形，且合适地具有方形截面。转子销202的横截面设计中的哪一个是最佳的，要取决于当时的流动阻力。
图7A-C示出设有一个或多个轴向流动产生件302的转子轴300的诸可选用实施例。如图7A所示，轴向流动产生件可包括多个叶片304，且诸叶片304相对转子轴倾斜地附接。转子轴的转动产生一轴向流动。如果诸轴向流动产生件沿着转动轴呈各种不同的转动定向，如图7A所示，则也可获得不同的流动方向。此外，轴向流动产生件可包括一螺纹或带状螺纹306，如图7B-C所示的可选用实施例那样，该螺纹或带状螺纹306沿着转子轴300延伸，用于迫使最靠近转子轴的毂的流体朝向某个方向。为了进行给料，带高可合适地为约5-35mm。根据一可选用的实施例，轴向流动产生件可包括在轴表面上的、约3-6mm的一相对较薄的高起部，合适地约为3、8至5、9mm。当这种比例的长度与在当时所在的处理条件下的牛皮纸浆纤维屑的特征尺寸相应时，则该长度就是合适的。因此，这在处理工艺中应是可变的。纤维屑的尺寸可被认为是与添加至纤维悬浮液的总功成反比的。
较佳的是，该装置包括一限流盘400，该限流盘400设有轴向面积不变的一条或多条流动通道，用以在纸浆悬浮液穿过限流盘时暂时地增加纸浆悬浮液的流动速度。限流盘的目的是产生一受控的压力降。该能量用于进行静态混合，并且限流盘设计为用来根据所要求的能量水平来改变压力恢复。图8A-D示出一限流盘400的沿轴向的流动通道402的可选用的不同实施例。各流动通道的流动面积A沿着流动方向增加或减小，图8A-B特别示出了这样的情况。图8A示出逐渐扩张的开口，亦即开口面积沿轴向增大。图8B示出了一收缩的开口，亦即开口面积沿轴向减小。如图8C-D所示，各流动通道可从限流盘的上游侧对着限流盘的中心轴线C偏斜延伸。
限流盘400较佳的是设有如图9A-C所示的多条流动通道402，诸通道可以按在限流盘上径向展开的多种可选用的放置图案来布置。限流盘较佳的是圆形或与转子轴同轴的。限流盘的流动通道例如可形成一提供不对称射流的笛卡尔图形(图9A)或一极座标图形(图9B)。图9C示出了一可选用的实施例，其中沿轴向的限流盘400的流动通道402由多个与转子轴406同轴的同心环404形成，并且其可包括一个或多个转子销408的转子本体407设置在限流盘400前方离开一定距离处。限流盘合适的是固定不动地设置在壳体中，并且该限流盘可包括多个与转子轴406同轴的同心环404和至少一个径向条410，这些径向条410将诸环404相对彼此固定，并附接在壳体的壁上，藉此由环和径向条来形成流动通道402。根据图9D和9E中所示的实施例，限流盘400可包括用于在转子本体的下游侧上分布化学介质的沟槽412，其指向与纸浆悬浮液的流动方向F的相反方向。合适的是，经由限流盘中的径向延伸连接管414提供至沟槽412的化学介质供给413。
不过，一限流盘500可以与转子轴502成一体。图10A-D示出与转子轴502成一体的限流盘500的多个可选用的实施例。转子本体504可合适地包括从转子轴502伸出的多个转子销506，藉此限流盘就如图10A所示地在转子本体的下游侧、或者如图10B所示地在转子本体的上游侧固定至转子销506。如图10C所示，转子本体可包括附加的多个销506′，它们在限流盘的下游侧上从转子轴上伸出，藉此限流盘500也固定至所述附加的销506′。较佳的是，限流盘包括多个与转子轴同轴的同心环508，并且转子销506、506′将诸环508相对彼此固定，藉此由销和环形成流动通道510。图10D示出转子销506和同心环500。此外，在转子销506和同心环500之间设置间隔件511。间隔件用来移动湍流区域。
权利要求
1.一种用于将气态或液态的化学介质与纸浆悬浮液混合的装置，该装置包括具有形成一混合室(4)的一壁(2)的一壳体；用于将纸浆悬浮液进给至混合室的一第一给料器(6)；在混合室中延伸的一转子轴(8，204，300，406，502)用来转动转子轴的一驱动装置；连接至转子轴的一转子本体(10，200，407，504)，转子本体设置成在驱动装置的转动使转子轴转动时向纸浆悬浮液流提供动能，以致在混合室中的一湍流区域(12)中产生湍流；用于将化学介质进给至混合室的一第二给料器(13)；以及用于从混合室排出化学介质与纸浆悬浮液的混合物的一出口，所述装置的特征在于，第二给料器(13)包括一化学介质分布件(14)，该化学介质分布件与转子本体(10，200，504)成一体，并设置成将化学介质分布至所述涡流区域(12)或其紧挨的附近。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，转子本体(10，200，407，504)包括从转子轴(8，102，204，300，406，502)伸出的多个转子销(106，202，408，506，506′)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，化学介质分布件包括位于转子销(106，202，408，506，506′)上游的至少一个化学介质出口(16，104)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，化学介质分布件(14)包括至少一根分布管(100)，诸分布管(100)从转子轴(8，102，204，300，406，502)径向伸出，藉此，化学介质出口(104)设置在所述分布管上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，化学介质出口(104)对着转子销(106，202，408，506，506′)。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，化学介质分布件(14)包括设置在至少一个转子销(106，202，408，506，506′)上的至少一个化学介质出口(104)。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，化学介质出口(104)指向纸浆悬浮液沿着转子轴(8，102，204，300，406，502)的流动方向(F)的相反方向。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，化学介质出口(16，104″)从转子轴(8，102，204，300，406，502)沿径向指向。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，化学介质出口(104，104′)横向于纸浆悬浮液的流动方向(F)指向。
10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，化学介质分布件(14)包括设置在至少一个转子销(106，202，408，506，506′)上的多个化学介质出口(104)，藉此至少一个化学介质出口(104，104′)指向纸浆悬浮液沿着转子轴的流动方向(F)的相反方向，而至少一个化学介质出口(104″)从转子轴(8，102，204，300，406，502)沿径向指向外侧。
11.如权利要求3-10中任一项所述的装置，其特征在于，第二给料器(13)包括一与转子轴(8，102，204，300，406，502)同轴的、固定的圆柱形本体(18)，并且转子本体(10，200，407，504)包括一密封地围绕圆柱形本体的一套筒(20)，藉此圆柱形本体就设有与化学介质分布件(14)连通的一化学介质沟槽。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，第二给料器(13)包括一连接管(22)，该连接管穿过壳体的壁(2)延伸到固定的圆筒形本体(18)，并与其中的沟槽相连接。
13.如权利要求2-12中任一项所述的装置，其特征在于，各转子销(106，202，408，506，506′)相对转子本体(10，200，407，504)的转动方向从转子轴(8，102，204，300，406，502)向前或向后弯曲。
14.如权利要求2-13中任一项所述的装置，其特征在于，如沿着转子本体(10，200，407，504)的转动方向所见的各转子销(106，202，408，506，506′)的宽度(b)在对着转子轴(8，102，204，300，406，502)的方向上沿着转子本体的至少一部分是增加的。
15.如权利要求2-14中任一项所述的装置，其特征在于，各转子销(106，202，408，506，506′)的横截面呈圆形、方形或铲形。
16.如权利要求2-14中任一项所述的装置，其特征在于，各转子销(106，202，408，506，506′)呈螺旋形。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，各转子销(106，202，408，506，506′)的截面呈方形。
18.如权利要求1-17中任一项所述的装置，其特征在于，转子轴(8，102，204，300，406，502)设有一轴向流动产生件(302)。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，轴向流动产生件(302)包括多个叶片(304)，诸叶片相对转子轴(8，102，204，300，406，502)倾斜地附接。
20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，轴向流动产生件(302)包括一螺纹或带状螺纹(306)，该螺纹或带状螺纹沿着转子轴(8，102，204，300，406，502)延伸。
21.如权利要求1-20中任一项所述的装置，其特征在于，设置一带有一条或多条流动通道(402，510)的一限流盘(400，500)，用以在纸浆悬浮液穿过限流盘时暂时地增加纸浆悬浮液的流动速度。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，各流动通道(402，510)从限流盘的上游侧对着限流盘的中心轴线(C)偏斜延伸。
23.如权利要求21或22所述的装置，其特征在于，各流动通道(402，510)的流动面积(A)沿着流动方向增加或减小。
24.如权利要求21-23中任一项所述的装置，其特征在于，限流盘设有形成一笛卡尔或极座标图形的多个流动通道(402，510)。
25.如权利要求21-24中任一项所述的装置，其特征在于，限流盘(400，500)是圆形或者与转子轴(8，102，204，300，406，502)同轴的。
26.如权利要求21-25所述的装置，其特征在于，限流盘(400，500)固定地设置在壳体中。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，限流盘(400)包括在转子本体的下游侧上分布化学介质的沟槽(412)。
28.如权利要求26或27所述的装置，其特征在于，限流盘(400)包括多个与转子轴(8，102，204，300，406，502)同轴的同心环(404，508)和至少一个径向条(410)，诸径向条将诸环相对彼此固定，并附接在壳体的壁上，藉此由环和径向条来形成流动通道(402，510)。
29.如权利要求21-25中任一项所述的装置，其特征在于，限流盘(400，500)与转子轴(8，102，204，300，406，502)成一体。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，转子本体(10，200，407，504)包括从转子轴(8，102，204，300，406，502)伸出的多个转子销(106，202，408，506，506′)，藉此限流盘(400，500)在转子本体的下游侧固定至转子销。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，转子本体(10，200，407，504)包括附加的多个销(202，408，506，506′)，它们在限流盘的下游侧上从转子轴(8，102，204，300，406，502)上伸出，藉此限流盘(400，500)也固定至所述附加的销(106，202，408，506，506′)。
32.如权利要求30或31所述的装置，其特征在于，限流盘(400，500)包括多个与转子轴(8，102，204，300，406，502)同轴的同心环(404，508)，并且转子销(106，202，408，506，506′)将诸环相对彼此固定，藉此由销和环形成流动通道(402，510)。
33.如权利要求29-32中任一项所述的装置，其特征在于，在限流盘(400，500)与转子销(106，202，408，506，506′)之间设置间隔件(511)。
全文摘要
本发明涉及一种用于将气态或液态的化学介质与纸浆悬浮液混合的装置。该装置包括具有形成一混合室(4)的一壁(2)的一壳体；用于将纸浆悬浮液进给至混合室的一第一给料器(6)；在混合室中延伸的一转子轴(8，204，300，406，502) 用来转动转子轴的一驱动装置；连接至转子轴的一转子本体(10，200，407，504)，转子本体设置成在驱动装置的转动使转子轴转动时向纸浆悬浮液流提供动能，以致在混合室中的一湍流区域(12)中产生湍流；用于将化学介质进给至混合室的一第二给料器(13)；以及用于从混合室排出化学介质与纸浆悬浮液的混合物的一出口。
文档编号D21C9/10GK1726073SQ200380105784
公开日2006年1月25日 申请日期2003年12月8日 优先权日2002年12月12日
发明者O·梅兰德, P·达尼尔森, T·维克斯特姆 申请人:美佐纸业股份有限公司