专利名称：用于将气态或者液态流体馈送到介质中的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将气态或者液态流体馈送到介质中的方法和 装置。根据本发明的方法和装置适合于在各种工业领域中用于将气态 和液态化学物混合到至少含有液体的流动物中。根据本发明的方法和 装置尤其适合用于将蒸汽馈送到木材处理工业的纤维悬浮体中。
背景抹术
有大量不同的已知方法和装置用于将化学物馈送到液态流动物中。这些装置分成两个基本类型静态和动态。在静态装置中，就其 最简单的情况而言允许化学物通过流动物管道壁上的开口排放到流动 物，该化学物在由于湍流的时间过程中混合到该流动物。在静态混合 器中也使用各种穿孔板或者多孔环，尤其是气态化合物如氧气或者臭 氧通过这些板或者环馈送到流动物中。其想法是由此将化学物以尽可 能小的滴状物馈送到流动物，它将借此更快速和更匀质地混合到流动 物中。另外，利用静态混合器有可能也使用布置在流动物通道内部的 流量限制器，借助该限制器在流动物中引起比通常管道流量更大的湍 流，这自然而然有助于促成更快速和更匀质混合的化学物混合。
利用动态混合器，该混合通常借助某种旋转装置来发生。所述装 置位于流动物管道中，并且经由旋转装置或者其上游将化学物供应到 流动介质中。旋转混合器例如通过根据如下装置的装置来举例说明 US 5，279，709、 US 5,536,368、 US 5,378,321和US 6，791，778。所有公开的装置被尤其设计用于混合，这一点可能这样来理解由于在开发这 些装置之时臭氧在木材处理工业的漂白浆状物中正在变成流行的浆状 物化学物并且在尤其为了保持臭氧的特殊特征这一想法而开发混合 物。
然而已经注意到就混合速度而言，待混合的多数化合物或者类似 材料要求并不太高。换而言之，已经注意到没有必要使用尤其为混合 而设计的独立装置，而是多数化合物的混合可以通过离心泵来执行， 使得诸如此类的离心泵充当混合器。
至少 一些专利或者专利申请建议将离心泵用于混合化合物等。然 而这些建议并不总是付诸于实践应用。建议将泵用于混合的专利之一是US4，834，547,在该专利中泵的涡螺延伸到叶轮的后侧，使得待添加 的化合物可以供应到叶轮的后侧并且在此处借助于布置成与叶轮相连 通的具体后叶片来与在涡螺中循环的介质相混合。所述专利尤其关注 于将化学物添加到介质稠度(consistency)浆状物中。专利申请FI 823279也讨论将化学物添加到泵中的介质稠度浆状 物中。在这一布置中，通过在流体化离心泵的抽吸管道壁中的导管将 化学添加到在所述抽吸管道中流动的浆状物中。当待混合的化学物是 液体时使用根据所述专利申请的解决方案，由此它不影响抽运。在笫一篇提到的公开物中讨论的泵结构没有必要为了在制造上具 有竟争性而复杂。另一方面，化合物相对于混合叶片而言的馈送点也 并不理想。甚至可能怀疑所公开的结构不能允许恰当的混合；至少在 筒单的结构变化下也不能。在揭示的公开物中的结构都无法在例如将蒸汽混合到浆状物中工 作，因为在两种情况下蒸汽都将大量地扰动浆状物的抽运。蒸汽扰动 抽运的主要原因在于蒸汽在它与泵的叶轮发生接触之前没有时间冷 凝。换而言之，蒸汽收集到泵叶轮的眼状物中并且强使叶轮在气泡中 至少部分地工作或者如果在泵中存在排气口则通过泵的排气口退出或 者在泵中造成气穴化。发明内容本发明的目的在于通过一种制造起来不昂贵的很简单的装置来消 除现有技术解决方案的不足，借助该装置例如可以实现如下优点 -不再需要具有自有驱动、底板的独立混合器；-泵充当混合器；-混合在实践中完全不增加能量消耗；-无需独立混合器即可将蒸汽混合到浆状物中；以及-蒸汽可以是低压的。根据本发明，它的典型方面是一种将第二介质混合到第一介质中 的方法，在该方法中允许所述第 一介质沿着抽吸管道流动到离心泵 中，其中提升介质的压力并且从泵排放介质，从所述第一介质获得旁
流，对旁流进行再循环并且馈送到第二介质中，使得就所述笫一介质 的主流方向而言在从所述第一介质获得所述旁流之前将所述旁流和第 二介质馈送到所述第 一介质中。根据本发明，它的典型方面是一种用于将第二介质馈送到第一介 质中的装置，所述装置包括离心泵，该离心泵具有叶轮、涡螺和抽吸 管道以及用于所述第二介质的入口导管，用于第一介质的再循环管道 被布置成与所述抽吸管道或者与所述涡螺的前壁相连通，所述入口导 管位于该再循环管道中。根据本发明的方法和装置的其它特性化的特征在附图中变得明显。
参照附图通过例子更具体地讨论根据本发明的方法和装置，在附图中图l是根据本发明优选实施例的馈送装置的示意图；图2a和2b是根据本发明笫二优选实施例的馈送装置的两种改型 的示意图；图3a和3b是根据本发明第三优选实施例的馈送装置的两种改型 的示意图；图4a和4b是根据本发明第四优选实施例的馈送装置的两种改型 的示意图；图5a、5b和5c是根据本发明第五优选实施例的馈送装置的三种改型的示意图，这些改型在一定程度彼此不同；以及图6是根据本发明笫六优选实施例的馈送装置的示意图，具体实施方式
图1示意性地图示了根据本发明优选实施例的装置，该装置用于 在第二介质在离心泵的抽吸管道中流动时将第二介质馈送到第 一介质 中。该装置包括常规离心泵10，该离心泵具有叶轮12、涡螺14和连 接到该涡螺的抽吸管道16。由于这里建议的新解决方案是再循环管道 18，它的入口开口 20比出口开口 22更靠近叶轮12。另外，在再循环 管道18的长度的某一点处，布置有用于将第二介质馈送到第一介质中
的入口导管24。值得一提的是抽吸管道16，该抽吸管道没有必要通过 它的整个长度完全地与泵涡螺14一体化，而它本身可以是独立部件或 者例如是在泵前面的气体分流管(drop leg)的一部分。根据本发明的装置的操作是基于常规离心泵已经典型化的特征， 即至少对于它们操作区的大部分而言，在抽吸管道的表面上的流动物 离泵远去。现在，通过将再循环管道18布置成与抽吸管道16相连通 来帮助流动，该再循环管道的入口开口 20在定位成更靠近叶轮12的 同时比管道的出口开口 22定位到更高压力的区域，由此自行发生回 流。更靠近叶轮12或者叶片14的开口 20压力更高的至少一个原因在 于同样由泵的叶轮12的效应所造成的更强离心力，这造成第一介质流 动朝着抽吸管道16中泵的旋转。所述旋转越快，叶轮就越靠近。换而 言之，离心力并且由此压力也在叶轮12的正前方较高。现在，当第二介质如蒸汽、过氧化物，、水、氧气等从导管24供应 到在通道18中回流的第一介质(准确地说，它已经是含有一些第二介 质的介质，但是为求简洁仅称之为第一介质)时，所述笫二介质流到 抽吸管道16的入口端或者至少靠近它，并且在此开始以增加的速度转 动/旋转，从而第一介质最终结束至泵10，其中由泵的叶轮12的叶片 引起的湍流最终将笫二介质均匀地混合到第 一介质中。根据本发明的装置尤其适合用于将蒸汽混合到第 一介质中，该第 一介质可以优选地是木材处理工业的低稠度(稠度0-6% )或者中稠度(6-25% )纤维悬浮体，因为众所周知蒸汽需要一些时间冷凝并且所公 开的混合器允许蒸汽具有冷凝时间。另外，蒸汽在转动中但同时在湍 流状态中混合到介质中，由此蒸汽仅由于湍流就已经很好地混合。另 外，由于蒸汽供应到转动介质的外缘，所以蒸汽由于离心力利用更高 特定重力来影响浆状物而倾向于朝着流动物的中央移动，这也有助于 蒸汽在整个介质中的混合。图2a和2b图示了根据本发明第二优选实施例用于将第二介质混 合到笫一介质中的装置。事实上，根据图2a和2b的装置与图1的装 置不同之处仅在于在图2a和2b中转子26连接到该装置的叶轮12， 该转子例如可以在结构上类似于在美国专利6，551，054中说明的转子并 且延伸到抽吸管道中。除了在图2a和2b中揭示的类型(即附着到叶 轮12的类型)之外，如果在一些情况下看起来有必要则转子也可以具
有它自己的独立驱动。仅提及数种有利的可选转子，转子26可以例如 是用于抽运介质稠度浆状物的常规流体化转子，它可以是在抽吸管道 的整个长度都没有实质性流体化效应的某种感应器，或者它可以是上 述结构的适当组合。如果认为叶轮12对浆状物的混合效应没有足够有 效或者它没有持续得足够之久，则转子26当然也可以是一种仅针对在 抽吸管道中发生有效混合的装置。图3a和3b图示了根据本发明笫三优选实施例用于将第二介质混 合到笫一介质中的装置。从图中可见，与在图1、 2a和2b中不同，再 循环管道18，的入口开口 20，现在位于与泵的轴相距更远的泵的涡螺14 中，由此回到再循环管道18，的第一介质的入口压力更高。与此同时， 假设通道18，的大小保持相同，则再循环第一介质的数量也增加。例如 可以通过将更多第二介质混合到流动物从而利用增加的流动物。另一 方面，有可能布置与再循环管道18，相连接的阀，借该阀来控制再循 环。自然而然也有可能结合图3a中所示实施例来使用图2a和2b中所 示转子布置或者如果希望如此则使用如在图3b中揭示的其它适当转子 布置。类似地，在所有实施例中有可能使用数个再循环管道，由此它 们将优选地但是不是必须均匀地位于抽吸管道周围。图4a和4b图示了根据本发明第四优选实施例。这一装置的典型 方面在于在抽吸管道16"中起始(20")的再循环管道18"将经由导 管24"将第二介质添加到其中的再循环第一介质排放到抽吸管道16" 的末端以外，例如排放到气体分流器等。根据图4b的装置与图4a的装置不同之处在于连接到叶轮12的 转子26"在图4b中布置于抽吸管道内。转子26"可以具有与在图中揭 示的转子一样的长度或者比之更短或者更长。类似地，转子可以如在 本发明的其它实施例中也具有独立阀，由此它自然而言没有附着到泵 的叶轮12。图5a、 5b和5c图示了根据本发明第五实施例的装置。图中装置的 特征在于再循环管道18"已经在泵的涡螺14"中具有它的起端，换而言 之例如比在图2a、 2b、 4a和4b的实施例中与泵的轴相距更远。另外 如前文所述，有可能在泵的抽吸管道中设置所需长度的转子，该转子 可以借助与叶轮共同或者相分离的驱动来运行。图5c图示了这一实施
例的又一具体特征，换而言之就是辅刀片122装配到泵的叶轮并且在 再循环导管18"中在某一程度延伸。这自然而言要求所述导管18"至少 对于辅导频122的轴长度而言是环形的。也明显的是这样的辅刀片可 以应用于图3a和3b中所示的布置中。 一个或者多个辅刀片122的用 于既在于保持再循环管道18，"至少对于导频的长度而言是洁净的(换 而言之就是防止固体等粘贴到管道18"，的壁)也在于在管道18"，中将 湍流维持得尽可能地深，并且在希望这样时将第一介质抽运到管道 18"，中。另外不言而喻，如果希望这样则有可能在图2b和4b中所示结构 的抽吸管道中的转子中将该转子的一部分布置为延伸到再循环导管 中。然而，由此将有必要制作具有转子和/或抽吸管道的特殊布置，但 是如果将它们合理化则容易实现这样的布置。图6图示了根据本发明第六优选实施例的装置，该装置与常规气 体分流器30连接，使得泵的抽吸管道如此之长以至于它直接地延伸到 气体分流器30的壁中，从而使所需长度的导管到达气体分流器的壁(泵 的抽吸管道借助特殊中间管连接到该壁)，或者使得气体分流器的所 述导管如此之长以至于它延伸直至泵的叶轮。在本发明的范围内上文揭示的以及还有其它再循环管道优选地直 接设置为抽吸管道的一部分，尤其是当抽吸管道制造成模单元时。一 个或者多个再循环导管可以在需要这样时布置为绕着抽吸管道更多或 者更少地缠绕，由此一个或者多个导管的长度可以用来控制第一介质 在通道中保持的时间。例如，当混合蒸汽时将优选的是蒸汽会有已经 在再循环导管中冷凝的尽可能多的时间。事实上，当涉及到纤维悬浮体时，必须考虑到待再循环的浆状物的稠度更为整齐并且设计得更 好，只要再循环管道使得厚的浆状物不会阻塞管道。除了上文揭示的可选方式之外，自然而言有可能也将一个或者多 个再循环管道布置为与抽吸管道相分离的部件，这些部件仅与抽吸管 道中或者抽吸管道和泵涡螺中的导管相连接。另外值得注意的是，当待混合的笫二介质是蒸汽时，有利的是将 蒸汽尽可能近地馈送到再循环管道的入口流动开口，使得保留在再循 环介质和蒸汽的混合物排放到第 一介质中之前蒸汽已经冷凝到第 一介 质的时间。类似地，有可能在再循环管道的长度之上布置第二介质的
多个馈送点，由此在一些情况下有可能在某一程度将更多第二介质馈 送到第一介质中。最后值得注意的是，在没有所谓的流体化转子情况下或者在有该 装置的情况下在附图中图示了泵的叶轮。然而这些图没有图示流体化 转子的任何具体结构，因为可以根据有关需要针对各应用来选择转子 结构，由此转子结构可以彼此大为不同。由此不言而喻，在一些应用 中有利的是转子在其纵向方向上在抽吸管道以外延伸，在一些情况下 在抽吸管道内的流体化就足够了。对应地，在一些情况下有必要在抽 吸管道的整个长度之上布置流体化，在一些情况下仅在其一部分之上 布置流体化。由此，在一些情况下在转子与叶轮之间可以保留仅由转 子的轴穿透的区域。由此，再循环管道的入口开口在一些应用中也可 以位于所述轴处。从上文描述中可见，已经开发一种在许多情形下取代现有技术混 合器的新装置，该装置取代了现有的泵-混合器这一组合。参照上文描 述应当理解，虽然上文揭示了仅一些优选实施例以及事实上仅一种应 用，但是有可能也将该构造运用到适合于馈送装置的其它应用并且修 改本发明的使用领域和结构使得仅由所附专利权利要求来限定本发明 的范围。
权利要求
1. 一种将第二介质混合到笫一介质中的方法，在该方法中允许所述第一介质沿着抽吸管道(16)流动到离心泵(10)中，其中提升该 介质的压力并且从该泵(10)排放所述介质，其特征在于从所述第一 介质获得旁流，对该旁流进行再循环并且馈送到该第二介质中，使得 就所述笫一介质的主流方向而言在从所述第一介质获得所述旁流之前 将所述旁流和第二介质馈送到所述笫一介质中。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于由于该泵的抽吸管道 (16)中的压力条件而再循环所述旁流。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在这样一点处从该泵 (10)获得所述旁流在该点处所述第一介质的压力高于在所述旁流返回到该主流的一点处的压力。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于从所述泵(10)的抽 吸管道U6， 16，， 16")获得所述旁流。
5. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于从所述泵(10)的涡 螺(14， 14，， 14"， 14，")获得所述旁流。
6. 根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于所述第一介质 是木材处理工业的低或者中稠度纤维悬浮体。
7. 根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于待混合的所述 笫二介质是蒸汽。
8. —种用于将第二介质馈送到第一介质中的装置，所述装置包括 离心泵(10)，该离心泵(10)具有叶轮(12)、涡螺(14)和抽吸 管道U6)以及用于所述第二介质的入口导管(24),其特征在于所 述抽吸管道U6， 16，， 16")和/或所述涡螺(14， 14，， 14"， 14，,，) 的前壁具有用于笫一介质的再循环管道(18, 18，， 18"， 18，")，所 述入口导管(24， 24，， 24"， 24，")位于所述再循环管道(18， 18，， 18"， 18,，，)中。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述再循环管道(18， 18，， 18"， 18，")具有入口开口 (20， 20，， 20"， 20，，，)和出口开口(22， 22，， 22"， 22"，)，所述出口开口 (22， 22，， 22"， 22"，)与该 泵的所述涡螺(14， 14，， 14"， 14，")相距更远。
10. 根据权利要求8-9之一所述的装置，其特征在于所述入口开口(20, 20，， 20"， 20"，)位于所述抽吸管道(16， 16，， 16")的区域 中。
11. 根据权利要求8-10之一所述的装置，其特征在于所述入口开 口 (20， 20，， 20"， 20，")位于所述涡螺(14)的区域中。
12. 根据权利要求8-11之一所述的装置，其特征在于所述入口开 口 (20， 20，， 20"， 20，，，)以比所述出口开口 (22， 22，， 22"， 22，，，) 更大的直径设置。
13. 根据权利要求8-12之一所述的装置，其特征在于所述出口开 口 (22， 22，， 22"， 22，，，)以比所述入口开口 (20， 20，， 20", 20，，，)更大的直径设置。
14. 根据权利要求8-13之一所述的装置，其特征在于在所述离心 泵的所述抽吸管道(16， 16，， 16")中定位有在其中转动的转子(IO)。
15. 根据权利要求8-14之一所述的装置，其特征在于绕着该泵的 轴转动的装置(122)位于所述再循环管道(18， 18，， 18"， 18"，)中。
16. 根据权利要求8-15之一所述的装置，其特征在于在所述再循 环管道U8， 18，， 18"， 18，")中绕着该泵的轴转动的所述装置(122) 是所述转子(26， 26，， 26"， 26"，)或者叶轮(12)的一部分。
17. 根据权利要求8-16之一所述的装置，其特征在于所述转子 (26， 26，， 26"， 26，")连接到所述叶轮(12)。
18. 根据权利要求8-17之一所述的装置，其特征在于所述转子具 有它自己的独立驱动。
全文摘要
本发明涉及一种用于将气态或者液态流体馈送到介质中的方法和装置。根据本发明的方法和装置尤其适合于在各种工业领域中用于将气态和液态化学物及蒸汽混合到至少含有液体的流动物中。根据本发明的方法和装置最优选地适合用于将蒸汽馈送到木材处理工业的纤维悬浮体中。最优选地，根据本发明的方法和装置例如用于使得从沿着离心泵(10)的抽吸管道(16)流动的第一介质获得旁流，该旁流借助导管(18)来再循环并且经由管道(24)馈送到第二介质中，使得就所述第一介质的主流方向而言在从所述第一介质获得所述旁流之前将所述旁流和第二介质馈送到在所述抽吸管道(16)中流动的所述第一介质中。
文档编号F04D29/66GK101124033SQ200680003759
公开日2008年2月13日 申请日期2006年1月13日 优先权日2005年2月2日
发明者T·黑基拉, V·维克曼 申请人:苏舍泵有限公司