用於將具有相反電荷的化學物質混合到加工液流的方法和設備的製作方法
2023-05-23 00:55:36
用於將具有相反電荷的化學物質混合到加工液流的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於將具有相反電荷的化學物質進料到液流中的方法和設備。根據本發明的方法和設備特別地可應用於例如紙漿和造紙工業中，用於將例如像留著性化學物質的加工紙漿或造紙的化學物質混合到纖維懸浮液流中。
【專利說明】用於將具有相反電荷的化學物質混合到加工液流的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於將具有相反電荷的化學物質混合到加工液流的方法和設備。因此，本發明的方法和設備可很好地應用於將這樣的化學物質混合到加工液流，這些化學物質或者相互快速反應、彼此鍵合，或者對相互的操作產生影響。根據本發明的有利的實施例，該方法和設備可應用於例如紙漿和造紙工業中，用於將例如像具有相反電荷的留著性(retent1n)化學物質的加工紙漿或造紙的化學物質混合到纖維懸浮液流中。
【背景技術】
[0002]當然，實際上有無數的將各種化學物質混合到液流中的現有技術的方法。但是，這些方法可以分成從下文能看到的幾個主要類別。首先，很有可能是不使用任何特定的規則或混合裝置僅使待添加的液體自由地流到第二液體中。此添加方法不能應用於混合比率或混合的一致性很重要的場合。它也不能應用於待添加的化學物質的價格有重大影響的場合。下一種可應用的方法是將化學物質以精確的比率進料到液流中，從而獲得正確的且經濟的劑量。但是，即使在此情況下人們也不得不考慮由於已知的混合不充分而導致的與最優劑量相比化學物質的劑量通常會略微過量。儘管例如通過流道的穿孔壁來進料化學物質從而使至少待混合的化學物質有機會散布到整個液流中可以改善混合。但是，在實踐中使具有數十釐米直徑的流管以此方式一致地混合是不可能的。作為最後的示例，可以討論該場合，其中化學物質以精確的比例或者進料到混合器上遊的液流中或者通過混合器本身進料。在這種情況下，化學物質混合到液流中的效率完全取決於混合器的設計。
[0003]F1-B1-108802討論了化學物質混合到朝向造紙機的網前箱流動的纖維懸浮液流中。根據該芬蘭專利，混合設備事實上是具有用於化學物質的入口的錐形噴嘴。混合設備的重要且新穎的特徵是它通過使用非潔淨液體作為進料液能夠將化學物質深入地注射到纖維懸浮液流中。化學物質和進料液隨著其被引入到纖維懸浮液流中而基本上同時接觸。此布置背後的想法是由於化學物質和進料液並未高效地混合在一起，因此確保化學物質不能與進料液中的固體發生不利反應，從而例如化學物質被引入到其中的相同的纖維懸浮液可以用作進料液。
[0004]F1-B1-108802的注射混合器已經用於將具有相反電荷的化學物質進料到造紙機方案的流系統，使得第一化學物質例如在網前箱篩之後不久就被引入，且相對於第一化學物質具有相反電荷的第二化學物質在第一化學物質以及第一注射混合器或混合器站的下遊至少1.5米(優選地大於2米)處。藉助於提到的距離，確保了第一化學物質在引入第二化學物質之前很好地散布且混合到整個流。因此，還確保了化學物質在其引入後並不立即相互粘附或鍵合，而是在吸引具有相反電荷的化學物質之前被給定時間來鍵合成例如固體，即纖維或其他微粒。
[0005]W0-A1-2006008333討論了上文的在F1-B1-108802中討論的注射混合器的進一步發展。W0-A1-2006008333的注射混合器能夠將多種化學物質經由相同的單元並使用相同的進料液引入到加工液流中。此現有技術的注射混合器在加工液流管的壁的水平面處具有三個同軸的開口。最內的開口用於混合液，處於中間的環形開口用於第一化學物質，且最外的環形開口用於進料液。該文獻教導了注射混合器可以用於藉助於將化學物質添加到混合液中或/和添加到進料液中來將第二化學物質和可能的第三化學物質引入到纖維懸浮液中。但是，這意味著另外的化學物質不得不在各自的液體被引入到注射混合器之前與混合液或進料液混合。
[0006]DE-A1-10 2010 028 573是公開了用於將一種或更多種化學物質引入到加工液流中的注射混合器的使用的另一文獻。該DE文獻討論了設計用於解決關於注射區域內的水垢問題的注射混合器。通過將化學物質在距離加工液流道的壁一距離處注射在處理液中來防止在注射混合器的表面和流道的壁上形成水垢。明確的是，化學物質的這種注射減少了水垢的形成。但是，因為化學物質的注射橫向於加工液的流動方向，即沿與注射液的注射相同的方向而發生，因此化學物質噴射流中化學物質的濃度保持得高。化學物質平行於注射液的這種注射除了考慮防止在混合器或流道的表面上形成水垢以外，在其他方面並不高效。該DE文獻也教導了兩種化學物質可以經由相同的注射混合器引入，使得它們經由在距離流道的壁的不同距離處的兩個相鄰的同軸管引入，或者經由在其之間具有注射液進料的兩個相鄰的流道引入，或者經由在距離流道的壁不同距離處且在其之間具有注射液進料的兩個相鄰的流道引入。在每個選擇中，化學物質都沿注射液流的方向進料，從而化學物質並不高效地與注射液混合，而是其在其噴射流中的濃度保持得高。這意味著，在實踐中在化學物質具有相反電荷或以其它方式相互吸引的情況下，化學物質在它們注射之後不久就匯合的機會增大了。當化學物質匯合時，它們在互相反應中消耗而沒有機會執行它們期望的任務，例如通過使固體結合到彼此而提高絮狀物的形成，進而改善了固體在造紙機線上的留著性。
[0007]因此，明確的是，具有相反電荷的兩種化學物質不能藉助於任何現有技術的單個注射混合器來引入。明顯的是，如果W0-A1-2006008333或DE-A1-10 2010 028 573的注射混合器用於進料具有相反電荷的兩種化學物質，那麼化學物質就在它們引入之後相互找到並相互鍵合，從而失去它們與纖維懸浮液中的顆粒進行任何期望的反應的能力。因而已經理解，具有相反電荷的化學物質經由相同注射混合器引入將導致
化學物質的效率降低，
中間或最終產品的性質改變，
化學物質的消耗增加，以及在纖維懸浮液中形成黏性物和其他不期望的物質。
[0008]上述問題的原因在於注射混合器的相對緊湊(由於噴射流不得不深入地滲透到加工液流輸送管中的要求)的排出噴射流中的化學物質的濃度很高，以至於具有相反電荷的化學物質在單個噴射流內或兩個平行噴射流內不可避免地幾乎立即接觸。需要理解的是，在注射混合器中，進料液和混合液(連同化學物質)的鍵合後的體積流是化學物質將要混合在其中的加工液的體積流量的一小部分(有時低到幾個百分比)。因而，從注射混合器排出的化學物質的噴射流中的化學物質的濃度可能比在適當的混合後假定它們起作用的環境中高出數十倍。由於上文的原因，這樣的具有相反電荷的化學物質現今藉助於在其之間具有足夠的延遲或距離的兩個(或與存在的化學物質一樣多)單獨的注射混合器或混合站(在加工液流管的相同圓周上的幾個注射混合器)而與加工液混合。延遲的目的在於，第一化學物質在第二化學物質的噴射流進入流管之前具有足夠的時間散布到加工液流管的整個橫截面且與其中的纖維懸浮液高效地(基本上均勻地且一致地)混合。同時，使第一化學物質的濃度減小(某種程度來說是使化學物質稀釋)到其起作用的範圍。
【發明內容】
[0009]因此，本發明的目的是開發一種克服上文所討論的問題中的至少一些的混合方法和混合設備。
[0010]本發明的另一目的是開發一種混合方法和混合設備，其能夠與具有相反電荷的加工液化學物質混合，使得化學物質並不進行任何實質上的相互接觸直到它們已經與加工液高效地混合。這意味著，例如第一化學物質有時間粘附到懸浮液中的固體微粒或與懸浮液中的固體微粒反應，而具有相反電荷的第二化學物質粘附到另一固體微粒或與另一固體微粒反應，然後兩種化學物質可以匯合且鍵合到彼此，使得鍵合後的微粒不僅包含化學物質，而且還包含懸浮液的固體微粒。
[0011]本發明的進一步的目的是提供用於將具有相反電荷的至少兩種化學物質進料到加工液中的簡單且可靠的注射混合器。
[0012]除了其他的以外，為了解決上文描述的問題，已經開發了新的化學物質混合設備，其結構在將具有相反電荷的化學物質混合到加工液流方面是值得稱讚的。根據本發明的注射混合設備包括細管狀的輸送管，其優選地設置在混合設備內側且從其延伸深入到加工液流管內，使得期望的化學物質可以與另一化學物質分開地均勻地注射到加工液流中。如果期望，根據本發明的幾個注射混合設備而不是一個可以設置在加工液流輸送管的相同圓周上，從而它們可以被稱為注射混合站。
[0013]作為本發明可以在其中應用的加工的有利示例，可以提到例如造紙和紙漿廠、各種漿料增稠加工、再循環纖維加工、漂白加工的以及需要將化學物質與具有相反電荷的另一化學物質分開地進料到濾液、纖維懸浮液、漿料等的通用加工中的纖維懸浮液流。
[0014]根據本發明的注射混合設備允許將化學物質將進料到其中的相同的纖維懸浮液用做進料/注射液，化學物質利用該進料/注射液供給到加工液中，例如供給到纖維懸浮液中。當然，更多稀釋的(纖維或其他)懸浮液、各種濾液或相應的渾濁液或僅新鮮的水也都可以用作本發明的注射混合設備中的進料/注射液。以類似的方式，在注射混合設備中有時侯使用的混合液能夠為來自加工本身、甚至新鮮水的任何液體。因此，從另一加工階段獲得的可以在化學物質的注射進料或混合中使用的所有液體節省了新鮮水，因此例如降低了廠內新鮮水的消耗。
[0015]通過使用本發明而得到的其他益處在於例如，
降低了化學物質的消耗，因為化學物質被保持分離使得它們並不相互中和。
[0016]減少了對進料裝備的需要，因此現在單個的注射混合器或單個的注射混合站用來注射具有相反電荷的化學物質。
[0017]減小了加工管道系統中需要的空間，因為不需要設置在第二混合器的上遊與加工液混合的第一化學物質的時機。
[0018]所附的權利要求中公開了本發明的方法和注射混合設備的其他特有特徵。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]在下文中，參照所附的附圖更詳細地討論了本發明的方法和設備，其中圖1圖示了現有技術的注射混合設備；
圖2圖示了根據本發明的第一優選實施例的注射混合設備；
圖3圖示了圖2的注射混合設備的操作；
圖4圖示了根據本發明的第一優選實施例的變型的注射混合設備；
圖5圖示了圖4的注射混合設備的操作；
圖6圖示了應用圖4的注射混合設備的注射混合站的操作；以及圖7圖示了根據本發明的第二優選實施例的注射混合設備。
【具體實施方式】
[0020]圖1圖示了例如在W0-A1-2006008333中所討論的現有的混合設備。圖1的混合設備10具有用於進料/注射液的入口 12和將化學物質經由導管16供給到其內的居中設置的中空構件14。在構件12的下端部優選地具有環形開口 18，經由該環形開口 18允許留著性化學物質排放到纖維懸浮液中。因此，化學物質與進料液的混合基本上與化學物質進料到加工液流同時發生。除了引入化學物質的導管16之外，混合設備設置有行進穿過中空構件14且在環形開口 18處終止的內軸向管20。軸向管20可以用來將所謂的混合液引入到加工液中，例如潔淨水、來自造紙廠的循環水、白水、清濾液或一些其他的非潔淨的渾濁液體。混合液基本上與化學物質排放到進料液進一步到紙漿流而同時排放到待進料的化學物質中。如果可望使用混合液來稀釋化學物質，則還可以使內管20設置為在距離開口 18一距離處形成端部終止，從而使混合液在其藉助於進料液注射到加工液之前具有一些時間來稀釋化學物質。現有技術的文獻教導，如果期望可以經由內管20引入另一化學物質，特別是在留著性化學物質包含多種成分的情況下。作為示例，在留著性化學物質由長鏈和短鏈化學物質形成的情況下，可以提到短鏈留著性化學物質。在那種情況下，長鏈化學物質通過導管16相切地供給到構件14中，而短鏈的沿著管20供給。現有技術的WO文獻中討論的另一選擇是將第二化學物質以及可能的第三化學物質與混合液混合，或者與混合設備上遊的進料液混合。在這兩種情況下，化學物質到纖維懸浮液或加工液中的混合藉助於從混合設備註射到加工液流中的進料液而發生。因此，所有的三個注射都沿相同的方向且同時發生，使得化學物質能夠在注射之後立即匯合，而沒有合適的機會在加工液中稀釋，即，使它們的濃度降低。
[0021]當將要引入到加工液中的化學物質使得它們與固體或相對慢速地相互反應，從而允許它們在其合適地混合到加工液中之前相互接觸或者接觸混合液或進料液內的固體時，上文所討論的混合設備或注射混合器很好地工作。在這種情況下，化學物質不相互反應或者不以負面方式相互影響或者影響加工液或加工液中的可能的固體。在相反的情況下，化學物質的接觸導致了如下至少一個:化學物質的浪費，化學物質、加工液或其成份中的一個或更多個的退化，製造最終產品時的問題，加工液的浪費等。上文已經更詳細地討論了好幾個問題。
[0022]因此，本發明致力於新穎的注射混合設備和將具有相反電荷的化學物質注射到加工液中的新穎的方法。根據本發明的混合器和方法設計為保持具有相反電荷的化學物質分離，使得第一化學物質與進料液混合至充分程度，且將第一化學物質和進料液的混合物注射到加工液中並在加工液混合，從而快速地降低排出的第一化學物質的濃度。同時，藉助於距離第一化學物質和進料液的混合的注射開口一徑向(相對於加工液流輸送管)距離處的注射開口，將與第一化學物質相比具有相反電荷的第二化學物質注射到加工液中。藉助於上文的手段，第一化學物質和第二化學物質的化學分子或離子在接觸加工液中的任何固體之前彼此進行接觸的可能性明顯降低。當然，通過在加工液流管的壁上彼此相距一軸向距離處提供兩個注射混合器或兩個混合站(由管的相同的圓周上的一個或更多個混合器形成)使得第一混合器/混合站引入和混合第一化學物質且第二混合器/混合站引入和混合第二化學物質，可以設置相同的功能。但是，為加工液流管提供用於第二化學物質的混合器/混合站的新的開口/開口組以及混合器/混合站本身明顯地增加與進料另外的化學物質相關聯的花費。
[0023]在下文的圖2-7中，更詳細地討論了本發明的各種實施例。
[0024]圖2圖示了根據本發明的第一優選實施例的注射混合器30。圖2的注射混合器30包括第一外殼32、第二外殼34和用於第二化學物質的導管56。第一外殼和第二外殼藉助於例如螺栓36相互緊固。注射混合器30通過其第一外殼32例如藉助於中間套筒42緊固到加工液流管40的壁38。第一外殼32具有用於可以為潔淨水或可以引入到加工液中的幾乎任何非潔淨液體的注射或進料液的入口 44以及經由其將注射液引入(首先到套筒中，然後)到加工液流管40中的出口 46。第一外殼32的相反端部，即第二端部，設置有優選地為圓形的開口 48，第二外殼34通過該開口 48延伸到第一外殼32中。第二外殼34的第一或內端部50通過第一外殼32延伸到套筒42的內側，使得套筒42與第二外殼34的第一端部50之間的注射液的流路(起到出口 46的延伸部的作用)優選地是環形的。
[0025]第二外殼34的第二或外端部設置有用於第一化學物質的入口 52以及用於與第一化學物質相比具有相反電荷的第二化學物質的導管56的優選地為軸向的開口 54。導管56優選軸向地延伸通過第二外殼34，為第一化學物質留出在導管56和第二外殼34之間的環形流通路。導管56在其遠離加工液流管40的端部處連接到第二化學物質源。第二外殼34的第一或內端部50設置有用於導管56的具有中心開口 60的蓋58。根據本發明的優選(但不必須)的變型，第二外殼34的內端部50延伸通過套筒42，使得蓋58基本上定位在流管40的壁38的內表面的水平處。蓋58或蓋58與第二外殼34的圓柱形第一端部50之間的接合部設置有孔62，用於沿或多或少的徑向方向(參照第二外殼34)將第一化學物質注射到套筒42與第二外殼34之間的環形流路中，換句話說，注射到從第二外殼34和套筒42之間的環形流路進入流管40的注射液的環形或扇形噴射流中。但是，因為孔和第一化學物質的注射的目的是為了混合和稀釋注射液中的第一化學物質，或者為了降低注射液中第一化學物質的濃度，因此第一化學物質可以從注射孔62注射，該注射孔62具有其從基本上徑向(相對於第二外殼34)方向到幾乎逆著注射液流的方向的軸線。沿相對於第二外殼的基本上徑向方向在本文理解為偏離徑向方向最大45度的方向。基本上徑向方向也可以稱為橫向方向，從而孔62的軸線的方向從混合設備或注射混合器的縱向軸線的方向偏離至少+/-45度。當然，方向還取決於第一化學物質相比於注射液流注射速度的注射速度或者第一化學物質和注射液之間的壓力差。速度或壓力差越低，第一化學物質的注射應當更為徑向或可能逆著注射液流導向。換句話說，化學物質噴射流的所有這些方向都是可應用的，其導致第一化學物質高效地混合到注射液中。還應當理解，第二外殼34相對於第一外殼32的軸向定位可以調節為使得第二外殼的混合孔62可以面向在第一外殼的下或內端部(錐形部分終止的端部)與恰好在流管40的壁38內側的開口的加工液流管40之間的任何部位。
[0026]用於具有相反電荷的第二化學物質的導管56通過蓋58中的開口 60延伸到流管40中，優選地但不必須地朝向其中心。導管56至少在導管56的端部處具有用於第二化學物質的一個或更多個注射孔64，使得從第一化學物質到進料液的混合到在導管56的端部處的注射孔64的距離(即，從注射孔62到注射孔64的距離)在20-500mm左右，優選地150-500mm左右，或者在加工液流管的直徑的2%_40%左右，優選地15-40%左右(這兩個限定都取決於加工液流管的直徑)。來自導管56的具有相反電荷的第二化學物質的注射不僅可以經由如上文所討論的幾個注射孔64發生，而且可以從導管56的端部處的單個孔或開口發生。
[0027]在注射混合器的結構和操作兩者中可以看到本發明的方法和設備與之前所討論的現有技術的混合方法和注射混合器之間的最顯著的差異。在本發明中，用於具有相反電荷的第二化學物質的導管56在加工液流管40的內側延伸，使得其允許注射液就在第二化學物質注射到加工液中之前與第一化學物質混合以及其混合物進料。因此，第一化學物質具有一些時間來例如粘附到其已經引入到其中的注射液和加工液中的固體或開始與該固體進行化學或其他反應，直到注射具有相反電荷的第二化學物質，因此允許與第一化學物質、進料液和加工液和/或其中的固體接觸。
[0028]圖3圖示了圖2的注射混合器30的功能。點區域示出了第一化學物質(即，已經經由注射孔62注射到進料液中從而已經與其混合中的化學物質)和注射到加工液流中的注射液的混合。十字區域示出了經由在導管56的端部部分處的注射孔64注射到加工液中且注射到上文所討論的混合物的噴射流中的具有相反電荷的第二化學物質。第二化學物質優選但不必須地注射到流管40中，使得第二化學物質散布到第一化學物質和注射液的注射混合物的噴射流橫截面。在這種情況下，注射液還有助於使第二化學物質與加工液混合。箭頭F示出了加工液的流動方向。
[0029]圖4和5圖示了圖2和3的注射混合器及其功能的第一優選實施例的變型。因此該注射混合器的基本結構及附圖標記相同。在此變型中，用於第二化學物質的導管56更深地延伸到加工液流管40中，使得用於具有相反電荷的第二化學物質的一個或更多個注射開口 64在由第一化學物質和進料液的混合物形成的噴射流的外側。圖5中的點區域示出了第一化學物質在其中基本上均勻地(即以結合圖2和3所討論的方式)混合的注射液噴射流。十字部分示出了混合後的具有相反電荷的第二化學物質，即已經經由注射孔/開口 64藉助於升高的壓力注射到加工液流中的化學物質。注射孔64優選但不必須地設置為使得它們逆著加工液流注射第二化學物質，且成角度地設置為使得第二化學物質在進入第一化學物質和注射液的混合物的噴射流之前散布到流管40的橫截面的大片區域。箭頭F示出了加工液的流動方向。當然，另一選擇是將具有相反電荷的第二化學物質從位於導管56的端部的一個開口排放到加工液流中。
[0030]圖6示出了注射混合站的使用的實踐示例，即使用本發明的一個或更多個注射混合器(此處示出了圖4的2個混合器)。當加工液在具有相當大直徑的管中流動時，已經了解到一般需要具有幾個注射混合器的注射混合站。當使用基本上小的加工液流管時，在相同的管直徑上相互對立地設置兩個注射混合器是足夠的，從而混合器的操作是圖6中所示的操作。這意味著注射混合器的注射噴射流至少延伸達到約管的中心線或稍微更遠。因此，對立的混合器的噴射流匯合併基本上覆蓋了流管的整個橫截面。在管表面附近，表面摩擦以及從而形成的渦流照顧到了加工液與化學物質在幾米距離內高效混合。以類似的方式，第二化學物質從其進料開口的噴射流在管的中心處匯合，且覆蓋了流管的橫截面的大部分。
[0031]圖7圖示了根據本發明的第二優選實施例的注射混合器。圖7的注射混合器70包括第一外殼32、第二外殼34、第三外殼66和用於第二化學物質的導管82。第一外殼、第二外殼和第三外殼藉助於例如螺栓36相互緊固。注射混合器30通過其第一外殼32例如藉助於中間套筒42緊固到加工液流管40的壁38。第一外殼32具有用於可以為潔淨水或可以引入到加工液中的幾乎任何非潔淨液體的注射液的入口 44以及經由其將注射液引入到加工液流管40中的出口 46。第一外殼32的相反端部，即第二端部，設置有優選地為圓形的開口 48,第二外殼34安裝到該開口 48中。第二外殼34的第一或內端部68通過第一外殼32向下延伸到套筒42，使得出口 46以及套筒42與第二外殼34的第一端部68之間的注射液的流路優選地是環形的。第二外殼34的內端部68優選地在套筒42內終止，儘管其可以延伸直到流管40的壁38。在這裡應當理解，第一外殼32以類似於圖2-6的實施例的方式緊固到加工液流管的壁38。在先前的實施例中，第二外殼34的縱向位置在第一外殼32內可調節。相同的方式也應用到這裡。因此，第二外殼34的端部部分的位置在第一外殼32的錐形部分和加工液流管40的內側之間縱向地可調節。此外，第三外殼66的縱向位置，SP軸向位置，也優選地可調節。這意味著，例如第三外殼在第二外殼內的位置是可以調節的。
[0032]第二外殼34的第二或外端部設置有用於第一化學物質的入口 52以及用於第三外殼66的優選地為軸向的開口 54。第三外殼66包括殼體72和混合液導管74。殼體72具有用於混合液的入口 76、與混合液導管74連通的出口開口 78以及用於導管82的開口 80，該導管82用於具有相反電荷的第二化學物質。用於混合液的導管74優選地軸向地延伸通過第二外殼34，從而在導管74和第二外殼34之間留出用於第一化學物質的環形流通路。第二外殼34的第一或內端部68和導管74留出環形出口開口 84，第一化學物質經由該環形出口開口 84引入到注射液流中。混合液導管74到蓋86終止，蓋86設置有中心開口 88，用於具有相反電荷的第二化學物質的導管82經由該中心開口 88穿過到流管40中。蓋86或蓋86與混合液導管74的圓柱形內端部之間的接合部設置有孔90，用於將混合液注射到沿著混合液導管74和套筒42之間的環形通路進入流管40的注射液和第一化學物質的環形或扇形的噴射流或流中。混合液將第一化學物質和注射液高效地混合。因此，混合液可以從孔90注射，孔90具有其從基本上徑向方向(相對於混合液導管74)到幾乎逆著注射液流的方向的軸線，即，孔的軸線的方向橫向於注射混合器的縱向軸線的方向。換句話說，在設計孔90時可以應用類似於圖2中的孔62的原理。孔90沿著注射混合器70的軸向或縱向方向定位在第二導管的端部68和端部蓋86之間的期望的位置中。導管82通過蓋86中的開口 88延伸到流管40內。導管82至少在導管82的端部處具有用於第二化學物質的一個或更多個注射孔92，使得從流管40的壁38或從第一化學物質到進料液的混合到注射孔92的距離在30-500mm左右，優選地150_500mm左右，或者在加工液流管40的直徑的2%_40%左右，優選地15-40%左右。
[0033]還應當理解，不僅第一化學物質到注射液的流路可以是環形的且與注射液的流路46平行，而且第二外殼32的第一端部68可以具有或多或少的橫向開口，經由該橫向開口第一化學物質進入注射液流。還應當意識到，第一化學物質與注射液藉助於混合液的混合效率可以通過調節第二外殼34的端部68離開第三外殼66的混合孔90之間的距離來控制。這可以通過調節第三外殼66相對於第二外殼34的縱向位置來執行。
[0034]至於用於具有相反電荷的第二化學物質的導管82的長度，它可以與第一實施例的相應導管56 —樣深地延伸到加工液流管40中。換句話說，注射孔92可以位於第一化學物質、混合液和注射液的混合物的噴射流的外側或內側。還應當理解，導管56(圖2-6的實施例中)或用於的具有相反電荷的第二化學物質的導管82在加工液流管40內側的長度或延伸可以製作成可調節的。
[0035]尤其地，結合具有相反電荷的第二化學物質的導管(56和82)延伸到第一化學物質和注射液(和混合液)的噴射流的外側的實施例，有利地，使第二化學物質注射為使得其高效地散布到儘可能如加工液流管的噴射流橫截面那麼寬。如此進行時，第二化學物質某種程度來說首先被引入到加工液流中，即，在第一化學物質藉助於注射液引入到此之前。換句話說，具有相反電荷的第二化學物質在與混合液、注射液和第一化學物質的混合物接觸之前與加工液混合得越均勻越一致，第二化學物質就使用得越高效，且第二化學物質貫穿加工液流的效果越一致。且不要說還高效地避免了具有相反電荷的化學物質直接相互接觸和可能相互鍵合的風險。因此，有利地，將用於注射具有相反電荷的第二化學物質的導管56和82的端部或長度設計為使得第二化學物質沿所有徑向方向注射，優選地但不必須地或多或少地逆著加工液流注射。
[0036]至於可以弓丨入到加工液中的化學物質，在此示例中弓丨入到造紙原料中，可能會提到下面的化學物質對:
陰離子化學物質和陽離子化學物質，
陰離子聚合物和陽離子聚合物，
陽離子聚合物和陰離子微聚合物，
陽離子聚合物和陰離子膨潤土，
陽離子聚合物和陰離子納米顆粒，以及陽離子聚合物和陰離子矽酸鹽。
[0037]此外，存在大量化學物質，例如像填充物、留著性化學物質、例如AKD或ASA的施膠齊U、澱粉、不透明顏料、樹脂、明礬、紙染料、定色劑、NaOH、消泡劑、光學增白劑、微米或納米纖維等，它們具有電荷，因而本發明還覆蓋了具有相反電荷的化學物質的任何這種化學物質對的進料。
[0038]當然，明確的是，本發明的方法和設備無論如何不對將要介紹的化學物質的類型進行限制。因此，化學物質可以是應用該方法和設備的工藝中所需要的氣態或液體化學物質。
[0039]如從上文可以看到的，已經開發了用於將具有相反電荷的各種化學物質混合到加工液流的新穎的方法和設備。應當注意，儘管上文的描述特別結合木材加工工業中的應用大體上討論了根據本發明的注射進料器或注射混合設備的使用，但是本發明可以應用到需要使化學物質進料並均勻地且以精確量混合到中性流中的任何地方。因此，本發明的應用領域和保護範圍僅由所附的專利權利要求來限定。還應當意識到，詞「化學物質」應被廣義地理解，即，其覆蓋了具有電荷且被引入到加工液中用於處理加工液或用於改變其性質或者中間或最終產品的性質的各個和每個添加劑、處理劑、填充物、顏料等。
【權利要求】
1.一種將具有相反電荷的化學物質混合到在加工液流管中流動的加工液中的方法，所述方法包括以下步驟: a.將第一化學物質引入到適於接附到所述加工液流管的壁的混合設備中， b.將注射液引入到所述混合設備中， c.藉助於橫向的液體噴射流將所述第一化學物質與所述注射液混合，以形成至少所述第一化學物質和所述注射液的混合物， d.將至少所述第一化學物質和所述注射液的所述混合物注射到所述加工液中， 其特徵在於以下進一步的步驟， e.將所述第一化學物質和所述注射液的所述混合物與所述加工液混合，用於降低所述加工液中的所述第一化學物質的濃度，之後 f.藉助於所述混合設備(30、70)將與所述第一化學物質相比具有相反電荷的第二化學物質引入到所述加工液流管(40)內側的所述加工液中。
2.如權利要求1所述的混合方法，其特徵在於，在距離所述第一化學物質到所述注射液中的混合的一距離處，執行具有相反電荷的所述第二化學物質到所述加工液中的引入。
3.如權利要求1或2所述的混合方法，其特徵在於，將所述第二化學物質與所述注射液分開地引入到所述加工液流管(40)中。
4.如權利要求1所述的混合方法，其特徵在於，在所述第一化學物質與所述注射液被注射到所述加工液中之前，藉助於在所述注射液流中沿橫向於所述注射液流的方向噴射所述第一化學物質來將所述第一化學物質與所述注射液混合。
5.如權利要求1所述的混合方法，其特徵在於，在所述第一化學物質與所述注射液被注射到所述加工液中之前，藉助於通過沿橫向於所述注射液流的方向的混合液噴射流迫使所述第一化學物質處於所述注射液流中來將所述第一化學物質與所述注射液混合。
6.如前述權利要求中任一項所述的混合方法，其特徵在於，在至少由所述第一化學物質和所述注射液形成的所述噴射流中將所述第二化學物質引入到所述加工液流管(40)的內側。
7.如前述權利要求1-4中任一項所述的混合方法，其特徵在於，通過在至少由所述第一化學物質和所述注射液形成的所述噴射流的外側藉助於所述混合設備將所述第二化學物質引入到所述加工液流管(40)內側的所述加工液中，使所述第二化學物質在引入所述第一化學物質和所述注射液的所述混合物的上遊與所述加工液混合。
8.如前述權利要求中任一項所述的混合方法，其特徵在於，在所述加工液流管(40)中逆著所述加工液流來注射所述第二化學物質。
9.一種混合設備，用於將具有相反電荷的至少兩種化學物質混合到在加工液流管(40)中流動的加工液中，所述設備(10、30、70)包括混合器外殼，所述混合器外殼具有用於第一化學物質的入口(16、52)、用於注射液的入口(12、44)、用於將所述第一化學物質與所述注射液混合以形成至少所述第一化學物質和所述注射液的混合物的裝置(62、90)、以及至少用於所述第一化學物質和所述注射液的所述混合物的出口，所述外殼適於接附到所述加工液流管(40)的壁(38)，所述混合設備具有縱向軸線，所述混合裝置(62、90)為孔，所述孔的軸線橫向於所述混合設備的縱向軸線，其特徵在於，用於將與所述第一化學物質相比具有相反電荷的第二化學物質引入到所述加工液流管(40)內側的裝置(56、64 ;82、92)，所述引入裝置(56、64 ;82、92)從所述混合裝置(62、90)延伸一距離。
10.如權利要求9所述的混合設備，其特徵在於，所述引入裝置為延伸通過所述混合設備(30、70)且具有一個或更多個注射孔(64、92)的導管(56、82)，所述注射孔(64、92)設置在距離所述混合裝置(62、90)的所述距離處。
11.如權利要求10所述的混合設備，其特徵在於，所述導管(56、82)具有在所述加工液流管(40)內側延伸的端部，且所述注射孔(64、92)中的至少一個位於所述導管(56、82)的所述端部處。
12.如前述權利要求9-11中任一項所述的混合設備，其特徵在於，所述混合設備(30)包括第一混合器外殼(32)、第二混合器外殼(34)和用於所述第二化學物質的所述導管(56);所述第一混合器外殼具有用於所述注射液的所述入口(44)、出口開口(46)和與所述出口開口(46)相對的用於所述第二混合器外殼(34)的開口(48);所述第二混合器外殼(34)具有用於所述第一化學物質的所述入口(52)、用於所述導管(56)的開口(54和60)以及用於所述第一化學物質的出口開口(62);用於所述第二化學物質的所述導管(56)延伸通過所述第二混合器外殼(34);且所述第二混合器外殼(34)延伸通過所述第一混合器外殼(32)。
13.如前述權利要求9-11中任一項所述的混合設備，其特徵在於，所述混合設備(70)包括第一混合器外殼(32)、第二混合器外殼(34)、第三混合器外殼(66)和用於所述第二化學物質的所述導管(82);所述第一混合器外殼具有用於所述注射液的所述入口(44)、出口開口(46)以及與所述出口開口(46)相對的用於所述第二混合器外殼(34)的開口(48)；所述第二混合器外殼(34)具有用於所述第一化學物質的所述入口(52)、在所述第二外殼(34)的內端部(68)處用於所述第一化學物質的出口(84)、與所述內端部(68)相對的用於所述第三混合器外殼(66)的開口(54)以及所述出口(84);所述第三混合器外殼(66)具有用於混合液的入口(76)、用於所述第二化學物質的所述導管(82)的開口(80和88)以及用於所述混合液的注射孔(90);用於所述第二化學物質的所述導管(82)延伸通過所述第三混合器外殼(66);所述第三混合器外殼(66)延伸通過所述第二混合器外殼(34)且所述第二混合器外殼(34)延伸通過所述第一混合器外殼(32)。
14.如權利要求12或13所述的混合設備，其特徵在於，用於將所述第一化學物質與所述注射液混合的裝置。
15.如權利要求14所述的混合設備，其特徵在於，所述混合裝置為設置在蓋(58)處或在所述蓋(58)與所述第二外殼(34)的所述圓柱形第一端部(50)之間的接合部處的一組孔(62)，用於沿橫向方向將所述第一化學物質注射到所述注射液的流中。
16.如權利要求12或13所述的混合設備，其特徵在於，設置在所述第一混合器外殼(32)的與用於所述第二混合器外殼(34)的所述開口(48)相對的端部處的套筒(42)，用於將所述混合設備(30、70)緊固到所述加工液流管(40)的所述壁。
17.如權利要求12和16或者13和16中任一所述的混合設備，其特徵在於，所述混合裝置為設置在蓋(86)處或在所述蓋(86)與所述混合液導管(74)的所述圓柱形內端部之間的接合部處的一組孔(90)，用於沿橫向方向將所述混合液注射到沿著所述混合液導管(74)與所述套筒(42)之間的環形通路的所述注射液和所述第一化學物質的流中。
18.如權利要求16所述的混合設備，其特徵在於，所述第二混合器外殼(34)在所述套筒(42)內側延伸或延伸通過所述套筒(42)。
19.如權利要求16所述的混合設備，其特徵在於，所述第三混合器外殼(66、74)在所述套筒(42)內側延伸或延伸通過所述套筒(42)。
20.如前述權利要求9-19中任一項所述的混合設備，其特徵在於，所述距離在20-500mm左右，優選地在150_500mm左右，或者在所述加工液流管(40)的直徑的2%_40%左右，優選地15-40%左右。
【文檔編號】D21H23/20GK104349835SQ201380016884
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】J.馬圖拉, J.梅金恩 申請人:芬蘭溫德造紙溼部技術公司