将第一流体混入第二流体的设备 本发明涉及用于将第一流体混入第二流体的设备，这种设备包括：
-一个具有第二流体流动室的壳体，
-一个在所述流动室中的限流件，以及
-用于将所述第一流体引入在限流件和流动室的面对限流件的那些壁之间的至少一个间隙的装置。本发明特别涉及一种设备，其用于将一种流体，最好是气体如蒸汽、臭氧或氧气，混入纤维素纸浆悬浮液中。
由于诸多原因借助直接的蒸汽加热液体和悬浮液可能是难于进行的。难点之一是使蒸汽雾化，同时使悬浮液处于可连续、顺利冷凝的运动状态，这就要求蒸汽在液体或悬浮液中均匀地雾化。另外当蒸汽增加时，蒸汽泡量可能很大。使蒸气和液体之间的热对流不足以实现理想的连续冷凝。因此，会形成间歇的，剧烈的蒸汽爆聚，从而引起冲击和振动，其剧烈程度可能会引发机械损坏，当蒸汽量增加较大时这种现象会加剧。
一般对蒸汽混合器会提出许多要求。增加蒸汽时在通过混合器的过程中不应发生局部过剩。降解或所谓流化地发生必须尽量减小局部压力的变化。因蒸汽泡而发生的爆聚应该在构件或结构材料不会受到因气穴现象而引起损坏的部分发生。混合器应该具有某种固有弹形的形状以使其能够吸收流至和流过混合器的蒸汽和纸浆流中可能的瞬时紊流引起的压力和冲击。
公众已经知道许多种用于将气流混入纸浆悬浮液的设备。瑞曲专利第486341号描述了一种设备，其用于混合含纤维素的纤维材料的悬浮液和一种如臭氧、氧气和氯气形式的气体，以及含各种活泼的物质如二氧化氯的液体。在其基本原理中，这种混合器包括一个漏斗形零件，其中有一圆锥形活动零件。在漏斗形零件和圆锥形零件之间形成一个可调间隙，纸浆通过该间隙。在漏斗形零件的壁上有许多为准备混入通过的纸浆的流体而设置的开口，这种设备的缺陷是其体积较大，由于纸浆在混合器中流向变化，特别是在现有管路系统中的安装复杂，这就要求连接这种混合器的管路系统必须改变方向，而且这种混合器要求某种形式的安装支架或底座。
具有用于将流体混入纸浆的旋转零件的混合设备也是常见的，这种设备的问，题是，转动会引起大的压力变化，这会形成蒸汽流经的压力很低的区域，从而引入上述的爆聚。另一个问题是均匀地在纸浆悬浮液中分布蒸汽，特别是当准备大量供应蒸汽时，从而也会引起容量问题。
本发明的目的在于解决上述问题。因此，按照本发明，提供一种混合设备，它没有任何转动零件，它不以能构成如纸浆悬浮液的所述第二流体不要求其流动改变其主流向为先决条件，它结构紧凑，而且它不要求安装支架或底座。
本发明的上述的和其它的目的和优点是借助权利要求书中限定的本发明的特征实现的。本发明的进一步的特征、方面和优点通过以下推荐实施例作进一步阐述。
现在对照以下附图详述推荐实施例。
图1是按照本发明的设备的局部剖开的端视图。
图2是沿图1中II-II线的剖视图。
图3是取自图2的部分剖视图，表示分配件的实施例。
图4是构成设备一部分的限流件的立体图。
图5是以图2相应的，按照本发明的变化实施例的设备的侧剖图。
图6是按照本发明的变化实施例的设备中的限流件的立体图。
图7是按照本发明另一实施例的设备中的限流件的立体图。
按照本发明，设备A包括一个主体，下文中称其为壳体1，壳体1有一管形或筒形外壁36、一个平面的第一端壁37、一个也可以是平面的第二端壁38(但是实施例中，其为向内的圆锥形)，以及一个在第一和第二端壁之间的连续的长孔，下文中称其为流动室39，其侧面受到一对室壁5，10的限制。流动室39的形状将在下文中详述。
流动室39将平面的第一端壁分成两个圆弓形部分37a和37b，第二端壁38也被相应地分成两个部分38a和38b，这两个部分可以描述为圆锥形部分，或者当端壁38为平面时为平面的圆弓形。在外壁36和壁5，37a及38a之间形成第一外部空间40a，而在壳体1的另一侧相应地形成第二外部空间40b。上面称为第一流体并准备混入所述第二流体的流体的输送管线41a，41b通往第一和第二外部空间4a，40b。按照实施例，所述第一流体为蒸汽，但是在设备的其它应用场合也可以为其它气体如氧气、臭氧、二氧化氯和/或一种液体。
设备A借助壳体1固定在两条管线32，33之间，按照实施例，上述管线与壳体1的外壁具有相同的直径，但是也可以有不同的直径。上述固定可以通过法兰接头等普通方式实现。在壳体1上的一对凸缘的标号为34，35。这里，具有壳体1的设备A的朝向，使所述第二流体通过流动室39从管线32向上流动，并通过管线33再向上流动，壳体1以平面的第一端壁37面向所述第二流体的进入管线32，并以向内锥形的第二端壁38面向外流的管线33。
在流动室的两端，壳体1的外壁有开口，从而形成开口43和44。流动室39通过开口43，44分别与设在壳体1外侧的第一和第二缸空间45和46相连通。有关的第一和第二缸27和28焊接在壳体1的外壁36上。在缸27，28中分别装有第一和第二活塞25和26。第一活塞25由活塞杆23连接在液缸20中的液力活塞21上。一对液压油供应管线的标号为20a，20b。可用气动操作替代液压操作。当缸20为气缸时，管线20a，20b为空气管线。
在流动室39中设有限流件6，限流件6从第一缸空间45，通过第一侧向开口43，整个流动室39，并经过第二侧向开口44伸入第二缸空间46。在限流件6构成流动室中的限流件的同时，它也构成两活塞25和26之间的连接件，活塞25和26连接着限流件6的两端。
在图4中示出由限流件6、第一和第二活塞25，26、活塞杆23和液缸或气缸活塞21构成的整体式构件。限流件6的纵轴线，也是活塞25和26的中心线的标号为24，其垂直于壳体1的中心线31，它是所述第二流体的主要流向，第二流体通过管线32和33输送并准备混入所述第一流体。
如图1，2和4所示，限流件6的基本形状为六面体，是由一对侧壁7，8、一个底壁48、一个顶壁49、一个后端壁50和一个前端壁51限定的，后端壁50连接着第一活塞25，前端壁51连接着第二活塞26。更具体来说，限流件6是双楔形的，在纵向，即在轴线24的方向通过相互收拢的两个侧壁7，8呈楔形，而在横向上通过相互收拢的相同的端壁7，8，在从顶壁49向着面对流入的第二流体的底壁48的轴线31的方向上也呈楔形。
流动室39具有与限流件6大约一致的形状。当限流件6对称地放置在流动室39中时，限流件的侧壁7，8却分别与流动室39的侧壁5和10形成一个小角度。因此，在侧壁5，7和8，10之间分别形成间隙15和16，这些间隙在流动方向上稍许加宽。这两个间隙15，16构成从管线32通过本发明的设备A流至管线33的第二流体的通道。在对称位置时，限定间隙15，16的壁原则上可以平行，但是最好从平行状态有小的偏移，从而加宽间隙形状。
设备A还包括将所述第一流体引入间隙15，16的装置，第一流体在所设想的应用中由蒸汽构成。一方面，上述装置包括两个外部空间40a和40b，以及通向这些空间的供送管线41a和41b，另一方面还包括流动室39的侧壁5和10上的孔18。孔10沿着侧壁5，10的长度分布，最好分别比起与间隙15和16的出口13和14的距离来说更接近其进口11和12。孔18可以是圆孔或者为间隙或缝。术语“孔”应更为广泛，包括开口、槽缝等等，而不管其形状如何。在轴截面中，孔的形状是从外部空间40a，40b向着间隙15，16加宽的。这种形状适于通过间隙15，16向上流动的第二流体是含有纤维的悬浮液的情况。如果第二流体一混入的流体一通过供送管线41a，41b的供送被中断而含纤维素的纤维材料继续流过设备A，那么，孔18被纤维材料堵塞，不会进入外部空间40a，40b。当蒸汽或不同的混入流体再次接通，通过管线41a和41b分别进入空间40a和40b时，该流体会吹开孔18中堵塞的纤维，使其可再次可以使用。
作为变型或改进，孔18，缝或类似装置可以设置在分离的可互换板上，该板可用螺纹紧固并填充侧壁5，10上的一个较大开口。这种可互换板可设有不同数目的孔18或设有不同形状、位置、尺寸等的孔18，用户通过多个这种可互换板可以增加使第一流体(本例中为蒸汽)的入流适应其它条件的机会。例如，如果在按照本发明的设备构成一部分的较大设施中应改变生产条件的话，那么就可以更换可互换板以便使板上的孔适合改变了的生产条件。
事实上也可以通过限流件6来供送蒸汽或其它第一流体，在这种情形中，开口相应地设置在所述限流件的侧壁7，8上，最好靠近间隙15，16的入口11，12。
安装在设备上、下游的压力检测传感件以及控制装置(图中未画出)也构成设备的一部分，控制器影响管线20a，20b中的流量以控制活塞21，以便控制楔形限流件6在垂直于通过设备A的纸浆悬浮液或类似液体的主流向的限流件的纵向上的移动，从而使可以调节间隙15，16的宽度，使通过设备的流量得到控制。
在下面对设备如何起作用的描述中，假定向上通过管线33，34流动的，以及在权利要求中和上文中称为第二流体的流体是纤维素纤维在水中纸浆悬浮液，准备向该悬浮液引入的所述第一流体是蒸汽。
上述压力检测传感器(未画出)和控制装置测量或接受在设备A上、下游的纤维纸浆悬浮液中的压力测值以便记录压差。控制装置将记录的压差与预定值进行比较。预定值是根据主要生产条件如温度、稠度、纸浆种类和容量等来设定的。这种设定最好是自动进行的。
通过调节压力或液压管线20a和20b的流量，控制装置驱动控制缸20，使限流件6在轴线24的方向上，即垂直于与轴线31一致的主流动方向地前后移动，以便将间隙15，16调节至需要的宽度。
例如，如果在进口侧，即，在管线32中压力增加，这将由所述传感器和控制装置记录下来，使控制缸20垂直于主流方向31地驱动并移动限流件6，从而增加间隙15，16的宽度。这样增大的流动面积将使堵塞被驱散，获得较大的纸浆流，直至进口侧的压力下降，压差恢复正常。然后，控制缸20再被驱动，使间隙宽度减小，继续反复进行上述过程，直至达到稳定状态。
限流件6由缸27，28中的活塞25，26控制其轴向运动，使限流件6的纵轴线24总是保持与流动室39的对称平面相重合，纵轴线24同时构成活塞25，26的中心轴线，上述对称平面与设备A中的主流方向31一致。不过，由于活塞25，26是圆柱形的，限流件6可绕其中心轴线24作小的旋转摆动。这就是说，如果间隙15，16之一开始堵塞，另一间隙中的压力，最好是在出口通道13或14区域中的压力就会增加。这种在某一侧壁7或8上不平衡的压力会产生使限流件6绕其中心轴线24转动的转矩，因而当间隙处于被堵塞的过程中可增加间隙宽度。通过在临界的堵区域中增加间隙宽度，可使堵塞变得疏通。但是，重要的是，由于在两间隙15，16中引起恒定的压力变化可产生限流件26的恒定的，小量转动，消除了堵塞，因而避免了因在缸27，28中安装限流件6引起的间隙堵塞。
在间隙15，16中流动的流体的压力通过侧向开口43，44作用在支承活塞25，26上。设置得靠近控制缸20的第一活塞25的内表面29大于另一活塞27的内表面30，这就是说，来自流动着的流体的压力在控制缸20的方向上压迫着限流件6，即，为了协助来自流动着的介质的压力，控制缸20大都以背压工作。适当时，压力形式的阻尼可作用在控制缸20的另一侧以便阻尼来自限流件6的运动。不过，由于向上流过设备A的所述第二流体中的压力变化和来自控制缸20的背压可能使限流件6产生纵向摆动，也会抵抗间隙15，16的堵塞，因而也需要限流件6纵向24的一定运动自由度。适当时，设备A也可设有振动器，振动器连接于支承活塞26，并在限流器6的纵向上起作用。
按照实施例，为了控制所述第二流体，即，纸浆悬浮液的流量，楔形限流件6的面对流动介质的较窄表面48可由一个凸出的导向体延伸。
下面对照图5-7描述按照本发明的设备改进实施例。在图5和6中，与图1-4中相应的零件使用相同的标号加“＇”，在图7中则加上“X”。
设备A＇包括主体或外壳1＇，带有第一平端壁37＇和第二平端壁38＇，在第一和第二平端壁37＇，38＇之间有一流动室39＇，其一般的形状与前述实施例相同。设备A＇借助与前述实施例类似的法兰连接装置安装在两管线32＇和33＇之间。
在流动室39＇中设有一限流件6＇，其基本为由一对侧壁7＇，8＇，一个弯曲底壁48＇和一弯曲上壁49＇限定的六面体形状。或者，限流件6＇也可设计得与前述实施例相似。但是，为了在流过流动室39＇的流体的影响下使限流件6＇定心，也许适于使那些(相应于前述实施例中控制限流件6的活塞26，27的)活塞的中心轴线24＇更靠近底壁48＇。
按照本实施例，流动室39＇的两侧壁5＇和10＇包括一对双板，即，固定地焊接于端壁37＇，38＇上的外板5A＇，10A＇和借助螺栓60可卸式连接于外板5A＇，10A＇的内板5B＇，10B＇。在两内板5B＇和10B＇和限流件6＇的侧壁7＇和8＇之间，分别设有间隙15＇和16＇，这与前述实施例的方式相同。
按照本实施例，面对间隙15＇和16＇的板5B＇和10B＇的侧面设有长形凹部或凹槽61，以便增加流过间隙15＇，16＇的流体的紊流，从而进一步改善准备与间隙15＇，16＇的所述第一流体混合的第二流体的混合效果。在每块内板5B＇，10B＇的下部设有一系列用于将所述第一流体引入间隙15＇，16＇的孔18＇。这些孔18＇的后面，在有关外板5A＇，10A＇上设有长形开口18A＇。在长形开口18A＇外分别设有外部空间40a＇和40b＇。所述第一流体的供送管线41a＇和41b＇分别连接于上述外部空间40a＇和40b＇。
在本说明书开始时曾提到，当将蒸汽混入流体时会引起断歇的、剧烈的蒸汽内爆，造成壅塞和振动。为了减弱这种壅塞并防止和减小限流件6‘的振动，采取了下述措施。限流件6＇的每个侧壁7＇，8＇，在面对间隙15＇或16＇的壁面设有凹部62。凹部62占据了所述壁面的主要部分，并覆盖着不锈钢薄片。被覆盖的凹部62可填注砂、铅或钢丸、橡胶或其它以任何本身为公知的方式阻止壅塞的材料。
图5所示设备的操作相应于前述实施例设备A的上述操作，因而可参阅前面关于操作的描述。
在上面对图5实施例的描述中曾提到，为了低抗流动室39＇中的限流件6＇的倾斜，轴线24＇最好向着限流件6＇的前端壁48＇位移。按照图6的实施例表示有效防止上述倾斜的另一种方法。按照该实施例，活塞25＇和26＇的两中心轴线24＇和24＇＇相互平行并错开位置，它们最好在与限流件6’的对称平面重合的垂平面内错开位置。
在图7的实施例中，导销50，51用于每个活塞25X和26X上，也可用在两者之一上，以便防止限流件6X的倾斜。导销60，61与活塞轴线平行，装在各自的缸壳(未画出)中。
按照本发明的上述设备A具有超过现有技术的设备的许多优点，其结构简单、紧凑，易于安装在现有的管路系统中。具体作法是，为了容纳设备A，只需在准安装设备的管路中在两个位置上进行切割，然后适当地通过例如法兰管接头将设备与切割的管路相连接，上述管路32和33相应于管路的切割部分。设备A无需支架或底座来支承，这也有利于安装工作。另一个优点是，主流，即，纸浆悬浮液流，无需改变其通过设备A的主流方向，这就是说，可保持通过间隙15，16的高的流体速度，这也就是说，所加蒸汽或其它第一流体在第二流体(纸浆悬浮液)中将会有很好的分布，从而减小了内爆的风险。如果内爆还是发生了，那么也将在下游发生，不会引起严重的问题。设备A还有一个优点是，由于其结构和安装，限流件在其纵向和绕其纵轴线都有一定的运动自由度，因而有效地防止了堵塞现象。