DE60032811T2 - Verfahren und vorrichtung zur mischung von faserstoffkomponenten für die herstellung von papier - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen von Pulpekomponenten bei der Herstellung von Papier gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf eine Vorrichtung zum Mischen von Pulpekomponenten von Papier gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bspw. aus der Druckschrift US 5 030 326 A bekannt.
• Es gibt mehrere Punkte bei verschiedenen Prozessen der Papierherstellung, an denen verschiedene Mischungen aus Fluid und gewünschten Pulpen und anderen Substanzen miteinander gemischt werden müssen. Bspw. wird die Faserpulpe verdickt und verdünnt je nach Bedarf durch ein Zuführen von Fasersuspension oder Verdünnungswasser zu dieser, bevor sie zu dem Stoffauflaufkasten der Papiermaschine geführt wird. Erforderliche Additive wie bspw. Färbmittel, Retentionsmittel und Füllstoffe können ebenfalls in die Hauptströmung vermischt werden. Die Fluide können unter Verwendung von verschiedenen Röhrenmischern oder mittels mechanischen Mischern in einem Tank gemischt werden. Kegel und verschiedene Röhrenverbindungen wie bspw. T-Verbindungen und Y-Verbindungen werden für das in einer Röhre stattfindende Vermischen verwendet. Des weiteren können Additive in eine Fluidströmung vermischt werden, indem diese als Strahlen entgegen der Hauptströmung in der Richtung des Radius zugeführt werden. Ein Problem bei bekannten Lösungen ist jedoch, dass das Vermischen nicht in einer zufriedenstellenden Wiese stattfindet, was verschiedene Probleme bei den folgenden Stufen des Prozesses bewirkt. Bspw. führt eine Variation bei der Konsistenz der Faserströmung als ein Ergebnis eines schlechten Vermischens bei der Verdünnung oder Verdickung mit Leichtigkeit zu Problemen bei der Produktqualität. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Lösung für ein Mischen von Pulpekomponenten in einer Röhre zu schaffen.
• Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch an dem Mischpunkt erfolgendes Erzeugen einer Turbulenz in den Strömungen der zu mischenden Pulpekomponenten mittels eines Innenröhrenendes mit einem wellenartigen Querschnitt; und Führen der in dieser Weise erzeugten Turbulenz mittels Formteile, die in der Nähe von dem Innenröhrenende positioniert sind und an der Innenfläche von der äußeren Röhre (1) angeordnet sind, wobei der größte Querschnitt von den Formteilen sich nach dem äußersten Ende der inneren Röhre in der Strömungsrichtung befindet.
• Des weiteren ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende von der inneren Röhre einen wellenartigen Querschnitt hat, wobei es so angeordnet ist, dass es eine Turbulenz in den zu mischenden Strömungen erzeugt; dass in Verbindung mit dem Mischpunkt Formteile vorhanden sind, die an der Innenfläche von der äußeren Röhre angeordnet sind, um die erzeugte Turbulenz zu führen; dass der größte Querschnitt von den Formteilen sich nach dem äußersten Ende von der inneren Röhre in der Strömungsrichtung befindet.
• Die wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Pulpekomponenten zu dem Mischpunkt der Pulpekomponenten entlang von Röhren zugeführt werden, die ineinander angeordnet sind. Zum Zwecke des Mischens ist der Querschnitt von dem inneren Röhrenende wellenartig gestaltet, wodurch er eine Turbulenz in den Pulpekomponentenströmungen erzeugt. Der Mischeffekt der Turbulenz wird verstärkt mittels Formteilen, die an der Innenfläche von der äußeren Röhre in Verbindung mit dem Mischpunkt angeordnet sind, wobei die Formteile die erzeugte Turbulenz führen und verstärken. Darüber hinaus ist es die wesentliche Idee von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dass der Querschnitt von einem Formteil sich in der Richtung des Radius und des Umfangs von der äußeren Röhre in der Strömungsrichtung ändert, weil er sich von einer linearen vorderen Kante zu einem Kreissektor und zurück zu einer linearen hinteren Kante ändert.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die zu mischenden Pulpekomponenten miteinander effizienter und zuverlässiger als zuvor gemischt werden können, wodurch die früheren Probleme bei den folgenden Stufen von dem Herstellprozess, die sich aus dem Mischen ergaben, vermieden werden können. Dies verbessert natürlich die Effizienz von dem Prozess und ermöglicht die Herstellung von Erzeugnissen mit einer gleichförmigen Qualität. Darüber hinaus ermöglicht ein gutes Mischen sogar, dass kleinere Mengen an zusätzlichen Komponenten in die Hauptströmung vermischt werden, da nunmehr ein schlechtes Mischen nicht durch ein in Übergröße erfolgendes Zuführen von Komponenten ausgeglichen werden muss. Die Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine Verstärkung der Turbulenz, die mittels des inneren Röhrenendes erzeugt wird, das einen wellenartigen Querschnitt hat, wobei ein effizienteres Mischen der Pulpekomponenten folglich erreicht wird. Des weitern kann der Effekt, der als Ejektoreffekt bekannt ist, mittels der Formteile vermindert werden. Wenn ein Formteil in einer derartigen Weise ausgebildet ist, dass seine Querschnittsfläche von Null beginnt und bei Null endet, haften die Fasern oder die anderen Komponententeile nicht an ihm an, sondern er bleibt mit Leichtigkeit sauber. Ein Kombinieren einer inneren Röhre mit einer geeigneten wellenartigen Form und geeigneten Abmessungen mit Formteilen, die geeignet dimensioniert und geeignet relativ zu dem Ende der inneren Röhre positioniert sind, ermöglicht das Maßschneidern eines Mischers, was das bestmögliche Ergebnis in jedem speziellen Fall liefert.
• Die vorliegende Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
• 1 zeigt eine schematische perspektivische Schnittansicht von einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt ebenfalls als eine perspektivische Ansicht eine entsprechende Vorrichtung unter Betrachtung von einem geringfügig anderen Winkel.
• Die 3a bis 3c zeigen schematische Querschnitte, von der Vorrichtung gemäß den vorherigen Figuren.
• 4 zeigt eine schematische Schnittansicht von einer wiederum anderen Anwendung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 1 zeigt eine vereinfachte Ansicht von einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung hat eine äußere Röhre 1, wobei eine Seite von ihr in der Zeichnung als Schnittansicht dargestellt ist, um den Aufbau der Röhre zu zeigen. Eine innere Röhre 2 ist im Inneren der äußeren Röhre im wesentlichen parallel zu der äußeren Röhre angeordnet. Vorzugsweise sind die Röhren 1 und 2 koaxial angeordnet. Eine erste Strömung V₁, die in der Zeichnung dargestellt ist, strömt in der äußeren Röhre, während eine zweite Strömung V₂ in der inneren Röhre strömt. Die Pulpekomponente, die in den Röhren strömt, ist eine Mischung aus einem Fluid und einem geeigneten Feststoff, wie bspw. eine Mischung aus Faser und Wasser, oder alternativ lediglich Fluid wie bspw. Verdünnungswasser. Im Allgemeinen wird die Hauptströmung, die aus bspw. Faserpulpe besteht, entlang eines ringartigen Kanals geführt, der durch die äußere Röhre und die innere Röhre begrenzt ist. In entsprechender Weise wird eine Seitenströmung, die in die Hauptströmung zu vermischen ist, entlang des Kanals geführt, der durch die innere Röhre begrenzt ist, wobei die Seitenströmung aus Verdünnungswasser und einem Additiv bspw. besteht. Es ist offensichtlich, dass die Strömungen auch in der entgegengesetzten Weise angeordnet sein können. Die Strömungen V₁ und V₂ werden miteinander an einem Mischpunkt vermischt, der in der Zeichnung mit S bezeichnet ist. Das Vermischen ergibt sich, indem eine Turbulenz in den Strömungen erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist die Querschnittsform von dem Ende 2' der inneren Röhre wellenartig. Die wellenartige Form bezieht sich bspw. auf eine Sinuswelle, eine Sägezahnwelle, eine rechtwinklige Welle oder andere wellenartige Formen, die für diesen Zweck anwendbar sind, mittels dem die Strömungen zu einem Wirbel gestaltet werden können. Des weiteren kann die innere Röhre einen Fluidisator 3 vor dem wellenartigen Ende aufweisen. Diese Art an Fluidisator verstärkt das Mischen weiter, insbesondere dann, wenn die Konsistenz von der strömenden Substanz hoch ist (eine Propfenströmung). Der in der Zeichnung dargestellte Fluidisator hat zuerst einen konvergierenden Teil in der Strömungsrichtung, wobei dieser Teil dann schnell sich vergrößert, was Änderungen bei der Strömungsart und dem Druck bewirkt. Der Aufbau und das Betriebsprinzip von einem derartigen Fluidisator als solches sind einem Fachmann bekannt und sie sind daher hierbei nicht detaillierter beschrieben.
• Gemäß der Idee der vorliegenden Erfindung sind die Formteile 4a bis 4c in der äußeren Röhre in dem Teil angeordnet, das dem Ende der inneren Röhre folgt, wobei der Zweck von diesen Stücken es ist, die Turbulenz, die mittels der wellenartigen Querschnittsform von dem inneren Röhrenende 2' erzeugt wird, zu beeinflussen und somit das Mischen der Pulpekomponenten weiter zu verstärken. Derartige Formteile sind an dem Innenumfang von der äußeren Röhre angeordnet und ihre Anzahl und Dimensionierung werden nach Bedarf bestimmt. Vorzugsweise sind drei Formteile vorhanden, die bei gleichen Abständen voneinander an dem Umfang der Röhre 1 und bei gleichen Abständen von der inneren Röhre in Richtung der Längsachse der Röhren angeordnet sind. Ein bevorzugter Querschnitt von den Formteilen ist aus 3a ersichtlich. Unter Betrachtung aus der Strömungsrichtung ist die Fläche von einem Formteil zunächst Null, da ihre vordere Kante eine lineare Fläche in der Richtung des Umfangs ist; wobei der Strömungsrichtung folgend die Fläche in der Richtung des Radius zu einem Querschnitt anwächst, der als ein Kreissektor ausgebildet ist. Gleichzeitig beginnt mit dem Anwachsen in der Richtung des Radius der Röhre 1, der Strömungsrichtung folgend, das Formteil, sich in der Richtung des Umfangs zu verkleinern. Folglich ist die hintere Kante von dem Formteil wieder linear, wie dies deutlich in 3b ersichtlich ist. Derartige Formteile können auch in einer derartigen Weise angeordnet sein, dass die scharfe Kante in der Richtung des Radius nach vorn gerichtet ist, d.h. in der Art und Weise, die genau entgegengesetzt zu der Weise ist, die in den Zeichnungen dargestellt ist. In beiden Fällen ist es typisch für das Formteil, dass es als eine lineare Fläche beginnt, wobei ihre Fläche im wesentlichen Null ist, und wiederum als eine lineare Fläche endet. Ein derartiges Formteil bleibt leicht sauber, da Fasern und andere Substanzen in den Strömungen nicht mit Leichtigkeit an ihm anhaften. Des weiteren richtet ein derartiges Formteil die Strömungen flexibel zueinander und beeinflusst in dieser Weise das Mischen der Pulpekomponenten. Obwohl die Zeichnungen zeigen, dass die vordere Kante von dem Formteil sich an dem Ende des inneren Rohres befindet, ist es völlig denkbar, die Formteile und das Ende von dem inneren Röhrenende in einer derartigen Weise anzuordnen, dass sie einen Teil des Weges überlappen, aber in einer derartigen Weise, dass der größte Querschnitt von den Formteilen sich nach dem inneren Röhrenende in der Strömungsrichtung befindet. Somit haben die Strömungen Zeit, sich ausreichend als ein Ergebnis der Turbolenz zu vermischen, bevor die Formteile damit beginnen, sie zu führen. In entsprechender Weise können die Formteile bei einem vorbestimmten Abstand von dem Ende der inneren Röhre in der Strömungsrichtung angeordnet sein.
• 3c zeigt insbesondere zweite Formteile 5a bis 5c, die an der Innenfläche von der äußeren Röhre 1 vor dem Ende der inneren Röhre in der Strömungsrichtung angeordnet sind. Derartige Formteile erzeugen auch eine Turbulenz und verstärken das Mischen. Diese Formteile können pyramidenartig sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, oder alternativ können Profile wie die Formteile nach dem Mischpunkt angewendet werden.
• Die Mischeigenschaften von der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können eingestellt werden, indem die Position der Formteile relativ zu dem wellenartigen Ende von der inneren Röhre geändert werden, in dem die Dimensionen und/oder die Form der Formteile geändert werden und indem eine geeignete Anzahl an verschiedenen Formteilen kombiniert wird. Des weiteren können die Formteile in einigen Fällen bei geringfügig unterschiedlichen Abständen von dem inneren Röhrenende in Richtung der Längsachse von der äußeren Röhre und bei unregelmäßigen Abständen an dem Umfang angeordnet werden. Die Formteile können auch einstellbar sein. Dies ermöglicht bspw. eine Einstellung der Position der Formteile sowohl relativ zu der Röhre als auch relativ zueinander. Was ihre Form und ihre Dimensionen anbelangt, so können die Formteile auch in einer derartigen Weise aufgebaut sein, dass sie in unterschiedlichen Weisen eingestellt werden können.
• 4 zeigt eine Lösung mit mehreren, in diesem Fall drei, inneren Röhren 2a bis 2c in der Richtung der äußeren Röhre. Wenn dies erforderlich ist, können mehr innere Röhren vorhanden sein. Der Querschnitt von jedem inneren Röhrenende ist wellenartig. Die Formteile, die in der Richtung des Radius anwachsen und in der Richtung des Umfangs kleiner werden, sind in Verbindung mit dem Mischpunkt angeordnet. Zweite Formteile vor dem Mischpunkt können ebenfalls angewendet werden.
• Des Weiteren können Formteile in einigen Fällen angewendet werden, um das Stützen der inneren Röhren im Inneren der äußeren Röhre zu erleichtern.

Claims (11)

1. Verfahren zum Mischen von Pulpekomponenten bei der Herstellung von Papier, wobei gemäß diesem Verfahren eine erste Pulpenkomponente entlang einer äußeren Röhre (1) zu einem Mischpunkt (S) zugeführt wird, wobei die anderen Pulpenkomponenten entlang zumindest einer inneren Röhre (2; 2a–2c), die im Inneren der äußeren Röhre angeordnet ist, zu dem Mischpunkt zugeführt werden, wodurch Strömungen (V₁–V₄) der Pulpenkomponenten an dem Mischpunkt (S) kombiniert werden, gekennzeichnet durch an dem Mischpunkt (S) erfolgendes Erzeugen einer Turbulenz in den Strömungen (V₁–V₄) der zu mischenden Pulpekomponenten mittels eines Innenröhrenendes (2') mit einem wellenartigen Querschnitt; und Führen der erzeugten Turbulenz mittels separater Formteile (4a–4c), die in der Nähe von dem Innenröhrenende (2') positioniert sind und an der Innenfläche von der äußeren Röhre (1) angeordnet sind, wobei der größte Querschnitt von den Formteilen sich nach dem äußersten Ende der inneren Röhre in der Strömungsrichtung befindet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Fluidisieren von zumindest einer der Strömungen (V₁–V₄) der Pulpekompontenten, bevor sie zu dem Mischpunkt (S) geführt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Anordnen von mehreren inneren Röhren im Inneren der äußeren Röhre, wodurch mehrere separate Strömungen zu dem Mischpunkt (S) geführt werden.
4. Vorrichtung zum Mischen von Pulpekomponenten bei der Herstellung von Papier, wobei die Vorrichtung eine äußere Röhre (1) zum Führen einer ersten Pulpekomponente zu einem Mischpunkt (S) und zumindest eine innere Röhre (2; 2a–2c) aufweist, die im Inneren der äußeren Röhre angeordnet ist, wobei die innere Röhre im Wesentlichen parallel zu der äußeren Röhre zumindest durch ihr äußeres Ende angeordnet ist, um eine zweite Pulpekomponente zu dem Mischpunkt in einer derartigen Weise zu führen, dass Strömungen (V₁–V₄) der Pulpenkomponenten so vorgesehen sind, dass sie an dem Mischpunkt (S) kombiniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende (2') von der inneren Röhre einen wellenartigen Querschnitt hat, wobei es so angeordnet ist, dass es eine Turbulenz in den zu mischenden Strömungen (V₁–V₄) erzeugt; dass in Verbindung mit dem Mischpunkt (S) Formteile (4a–4c) vorhanden sind, die an der Innenfläche von der äußeren Röhre (1) angeordnet sind, um die erzeugte Turbulenz zu führen; dass der größte Querschnitt von den Formteilen sich nach dem äußersten Ende von der inneren Röhre in der Strömungsrichtung befindet.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungsrichtung die Querschnittsfläche der Formteile (4a–4c) zunächst Null ist, dann in der Richtung des Radius oder des Umfangs der äußeren Röhre anwächst, bis sie erneut zu Null kleiner wird in der Richtung des Radius oder des Umfangs, wobei die vordere und die hintere Kante von dem Formteil linear sind und bei dem Teil zwischen ihnen die Fläche von dem Formteil die Form eines Vektors eines kreisartigen Ringes hat.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Kante von dem Formteil (4a–4c) eine lineare Fläche in der Richtung des Umfangs der äußeren Röhre (1) ist, und die hintere Kante von dem Formteil wiederum eine lineare Fläche in der Richtung des Radius der äußeren Röhre ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die vordere Kante von dem Formteil (4a–4c) eine lineare Fläche in der Richtung des Radius der äußeren Röhre (1) ist und die hintere Kante von dem Formteil wiederum eine lineare Fläche in der Richtung des Umfangs der äußeren Röhre ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zweite Formteile (5a–5c) an der Innenfläche der äußeren Röhre (1) vor dem Mischpunkt (S) aufweist.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Röhre (2; 2a–2c) einen Fluidisator (3) vor dem wellenartigen Ende (2') aufweist.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Formteile einstellbar ist.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Formteile einstellbar ist.