Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einmischung von mehreren Fluiden, von denen zumindest ein Fluid wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand begrenzten Hauptstrom.

Die Erfindung betrifft auch eine Mischanordnung zur Einmischung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Fluid über jeweils eine Düse mit einer

Düsenöffnung, von denen zumindest das zweite Fluid wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand begrenzten Hauptstrom, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung der Faserstoffsuspension kommen zunehmend Chemikalien zum Einsatz, die den Herstellungsprozess und/oder die Qualität der Faserstoffbahn positiv beeinflussen sollen. Dabei handelt es sich meist um Fixier- oder Retentionsmittel. Beim Zuführen eines Fluids in einen Hauptstrom, insbesondere jedoch in eine strömende Faserstoffsuspension stellt sich grundsätzlich das Problem einer möglichst guten Durchmischung. Dabei ist der Grad der Durchmischung auch mit dem

Chemikalienbedarf verbunden.

Um den Chemikalienbedarf zu minimieren gibt es bereits seit längerer Zeit

Bestrebungen die Durchmischung zu verbessern, was jedoch bisher noch nicht ausreichend befriedigen kann.

Problematisch sind dabei insbesondere auch Ablagerungen im Bereich der

Eindüsung.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst umfassende Einmischung einer Chemikalie in einen Hauptstrom unter Vermeidung von Ablagerungen zu gewährleisten. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass ein erstes Fluid zumindest teilweise in Strömungsrichtung des Hauptstromes vor einem zweiten Fluid in den Hauptstrom eingedüst wird und die Eintrittsstelle des zweiten Fluids in den Hauptstrom weiter von der Kanalwand entfernt ist als die Eintrittstelle des ersten Fluids in den Hauptstrom.

Da das zweite Fluid, welches vorzugsweise zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, mit Abstand zur Kanalwand in den Hauptstrom eingedüst wird, wird bereits einer Ablagerung im Bereich dieser Eindüsung und an der Kanalwand entgegengewirkt. Außerdem unterstützt dies auch die Vermischung, da diese vom Rand des Hauptstroms weg verlagert wird.

Hinzukommt, dass sich der nach der Eindüsung des ersten Fluids in den Hauptstrom ergebende Mischstrom in Strömungsrichtung des Hauptstroms abgelenkt wird und so zumindest die Düse, möglichst jedoch auch die Düsenöffnung des zweiten Fluids umströmt, was ebenfalls eine Ablagerung behindert. Außerdem schont eine

Umströmung der Düsenöffnung für das zweite Fluid die Chemikalie vor der starken Beanspruchung beim Austritt in den Hauptstrom.

Im Ergebnis kommt es zu einer intensiven Vermischung beider Fluide mit dem

Hauptstrom.

Besondere Vorteile biete die Erfindung hinsichtlich Durchmischung bei einem von einer Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildeten Hauptstrom. Vorteilhaft ist die Anwendung jedoch auch bei Hauptströmen, die von Prozess-, Frischwasser o.ä. gebildet werden.

Dabei können die beigemischten Fluide von Chemikalien, einer Faserstoffsuspension oder Wasser gebildet werden, wobei In Abhängigkeit von der Art und Wirkung einer Chemikalie diese auch bereits vorab der Faserstoffsuspension oder dem Wasser beigemischt sein kann. Sofern neben dem zweiten noch weitere Fluide in den Hauptstrom eingedüst und gemischt werden sollen, die zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet werden, so ist es vorteilhaft, wenn das erste Fluid zumindest teilweise in

Strömungsrichtung des Hauptstromes vor dem weiteren Fluid in den Hauptstrom eingedüst wird und die Eintrittsstelle des weiteren Fluids in den Hauptstrom weiter von der Kanalwand entfernt ist als die Eintrittstelle des ersten Fluids in den

Hauptstrom.

Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung, da hier das erste Fluid gleichzeitig die Einmischung des zweiten und weiterer Fluide unterstützt.

Entsprechend der Art und Wirkung der Chemikalien der Fluide kann es vorteilhaft sein, wenn die Düsenöffnungen des zweiten und weiteren Fluids in

Strömungsrichtung des Hauptstroms nebeneinander angeordnet sind. Je nach Grad der gewünschten Vermischung und Verwirblung können die Eintrittsstellen dieser Fluide in den Hauptstrom gleich oder unterschiedlich weit von der Kanalwand entfernt liegen.

Der Abstand der Düsenöffung des zweiten und weiteren Fluids zur Kanalwand sollte zwischen 5 mm und 10% der maximalen Querschnittsausdehnung des Hauptstroms liegen.

Es kann allerdings ebenso von Vorteil sein, wenn die Eintrittstelle des zweiten Fluids die Eintrittstelle des weiteren Fluids oder die Düse für das weitere Fluid umschließt. Im ersten Fall befinden sich die Eintrittstellen der Fluid nebeneinander und im anderen Fall reicht die Eintrittsstelle des weiteren Fluids weiter in den Hauptstrom hinein als die Eintrittstelle des zweiten Fluids.

Um die Vermischung der Fluide mit dem Hauptstrom durch eine starke Verwirblung zu unterstützen sollten die Fluide bzw. der von den Düsen ausgehende Düsenstrahl mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 1 10° zur Strömungsrichtung des Hauptstromes in diesen eingedüst werden. Hinsichtlich der Mischanordnung ist wesentlich, dass die Düse für das zweite Fluid durch die Düsenöffnung für das erste Fluid über die Kanalwand hinaus in den

Hauptstrom hineinreicht. Im Ergebnis bildet das erste Fluid mit dem Hauptstrom einen Mischstrom, welcher die Düse und möglichst auch deren Düsenöffnung des zweiten Fluids mit einer Richtungskomponente in Richtung der Eindüsung und in

Strömungsrichtung des Hauptstroms umströmt.

Dieser Mischstrom verhindert Ablagerungen an der Kanalwand sowie der Eindüsung, welche vom zweiten Fluid ausgehen könnten und schont außerdem die Chemikalie bei der Eindüsung in den Hauptstrom. Auch die Einmischung des zweiten Fluids in den Hauptstrom wird von diesem Mischstrom gefördert.

Zur Vereinfachung der Konstruktion aber auch um Ablagerungen an der Düse des ersten Fluids zu verhindern, sollte die Düsenöffnung des ersten Fluids möglichst nah an der Kanalwand liegen, möglichst mit dieser eine Ebene bilden.

Wie bereits erwähnt, können auch weitere Fluide, welche zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet werden, in den Hauptstrom eingedüst werden.

Dabei können die Düsen für das zweite und das weitere Fluid mit Vorteil durch verschiedene Düsenöffnungen für unterschiedliche oder das gleiche Fluid in den Hauptstrom geführt werden. Der Abstand der Düsenöffnungen des zweiten und des weiteren Fluids zur Kanalwand kann dabei gleich oder unterschiedlich sein.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich ebenso, wenn die Düsen für das zweite und das weitere Fluid gemeinsam durch die Düsenöffnung für das erste Fluid über die Kanalwand hinaus in den Hauptstrom hineinreichen. Dabei können die

Düsenöffnungen für das zweite und das weitere Fluid in Strömungsrichtung des Hauptstroms mit gleichem oder unterschiedlichem Abstand zur Kanalwand

nebeneinander liegen. Es kann jedoch ebenso vorteilhaft sein, wenn die Düse für das weitere Fluid durch die Düsenöffnung für das zweite Fluid in den Hauptstrom hineinreicht, wobei die Düsenöffnungen den gleichen oder einen unterschiedlichen Abstand zur Kanalwand haben. Entsprechend den Anforderungen an die Durchmischung, die Art der Fluide sowie die Gestaltung der Kanalwand und des Kanalquerschnitts können die Düsenöffnungen einen runden oder eckigen Querschnitt haben. Auch können die Düsen die jeweiligen Düsenöffnungen mittig oder aber außermittig durchstoßen.

Die Reichweite der Düsenstrahlen hängt neben den Parametern des Hauptstromes im Wesentlichen vom Fluiddruck an der Düsenöffnung, der Strahlfläche sowie deren Veränderung über die Länge des Düsenstrahls ab.

Ein geringerer Fluiddruck führt genauso wie eine starke Verbreiterung des

Düsenstrahls zu einer Verminderung der Reichweite des Düsenstrahls im

Hauptstrom.

Dies bietet die Möglichkeit die Reichweite der Düsenstrahlen in der gewünschten Form zu beeinflussen.

Insbesondere in Abhängigkeit von der Stärke des Hauptstromes können die

Düsenstrahlen zur Strömungsrichtung des Hauptstromes geneigt, vorzugsweise entgegen dieser Strömungsrichtung geneigt oder aber senkrecht zur

Strömungsrichtung des Hauptstromes ausgerichtet sein.

Zur Minimierung des Herstellungsaufwandes aber auch zur Schaffung ausgeglichener Strömungsverhältnisse ist es von Vorteil, wenn der von der Kanalwand begrenzte Hauptstrom einen runden, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Allerdings sind bei bestimmten Anwendungen eckige, insbesondere rechteckige Querschnitte angebracht. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die den

Hauptstrom führende Kanalwand nach oben offen ist.

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen die Figuren 1 bis 4 schematische Querschnitte durch verschiedene Mischanordnungen. Die hier dargestellten Mischanordnungen dienen zur Beimischung von mehreren Fluiden 1 ,2,3,4 zu einem fluiden Hauptstrom 6 aus einer Faserstoffsuspension, welcher in einem rohrförmigen Kanal zu einem Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn , insbesondere einer Papierbahn geführt wird und eine Stoffdichte zwischen 0,05 und 7,0 %, insbesondere zwischen 0,2 und 2,5 % aufweist.

Einige Fluide 2,3 werden hierbei zumindest teilweise von Chemikalien, insbesondere Retentionsmitteln, wie beispielsweise Polyacrylamid, Polyvinylamin, Polyethylenoxid, Fixiermitteln oder aber auch von Mikropartikeln, wie z.B. Bentonit oder Silikat gebildet.

Um einen thermischen Schock dieser Chemikalien bei ihrer Eindüsung zu vermeiden, ist es meist von Vorteil, deren Temperatur an die Temperatur des Hauptstroms 6 anzugleichen, d.h. in der Regel zu erwärmen.

Dabei setzt eine umfassende Wirkung dieser Chemikalien auch eine intensive

Vermischung der Fluide 2,3 in dem Hauptstrom 6 voraus.

Die Fluide 1 ,2,3,4 können aber zumindest teilweise auch von Faserstoffsuspension oder Wasser (Prozess- oder Frischwasser) gebildet werden. Falls die Fluide 1 ,4 gänzlich aus Faserstoffsuspension oder Wasser bestehen, so dienen sie im

Wesentlichen der Turbulenzbildung im Hauptstrom 6 und bei Wasser einer

Verdünnung des Hauptstroms 6. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit einem Fluid 1 ,2,3,4 aus einer

Faserstoffsuspension oder Wasser vor der Eindüsung in den Hauptstrom 6 eine Chemikalie beizumischen. Diese Vormischung ist mitunter möglich, falls keine wesentliche Vorreaktion der Chemikalie oder Ablagerungen durch diese zu

befürchten sind. Im Ergebnis verbessert sich auch der Vermischungsgrad der entsprechenden Chemikalie im Hauptstrom 6.

Bei den in den Figuren gezeigten Mischanordnungen wird der Hauptstrom 6 durch einen, von einer Kanalwand 5 begrenzten Kanal mit kreisförmigen Querschnitt geführt. Dabei ist eine Mehrzahl von Mischanordnungen zur Beimischung der Fluide 1 ,2,3,4 in den Hauptstrom 6 vorzugsweise regelmäßig über den Umfang des Kanals verteilt möglich.

Die in Figur 1 dargestellte Mischanordnung ist sehr einfach aufgebaut und wird im wesentlichen von zwei Düsen 1 1 ,12 gebildet, die ein erstes Fluid 1 und ein zweites Fluid 2 quer zur Strömungsrichtung 7 des Hauptstromes 6 in diesen eindüsen. Dabei besteht zumindest das zweite Fluid 2 teilweise aus einer Chemikalie.

Wesentlich ist hierbei, dass die Düsenöffnung 8 der Düse 1 1 für das erste Fluid 1 in der Ebene der Kanalwand 5 liegt, was Ablagerungen in diesem Eintrittsbereich des Fluids 1 verhindern soll.

Dagegen ist die Düse 12 für das zweite Fluid 2 mittig durch die Düsenöffnung 8 der Düse 1 1 des ersten Fluids 1 in den Hauptstrom 6 hineingeführt. Damit liegt die Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2 nicht nur relativ tief im Hauptstrom 6 sonder auch relativ weit entfernt von der Kanalwand 5. Dies ist von Vorteil, weil wegen der Chemikalien des zweiten Fluids 2 verstärkt mit Ablagerungen im

Eintrittsbereich in den Hauptstrom 6 zu rechnen ist, was jedoch durch das

Hineinragen in den Hauptstrom 6 behindert wird.

Des weiteren bildet das erste Fluid 1 beim Eindüsen in den Hauptstrom 6 einen Mischstrom mit einer Komponente in und quer zur Strömungsrichtung 7 des

Hauptstroms 6, so dass die Düse 12 sowie der von ihr ausgehende Düsenstrahl mit dem zweiten Fluid 2 von dieser Mischströmung umströmt wird. Auch dies verhindert Ablagerungen, schont das zweite Fluid 2 beim Austritt in den Hauptstrom 6 und sorgt für eine intensive aber schonende Vermischung der beiden Fluide 1 ,2 mit dem Hauptstrom 6.

Im Gegensatz dazu zeigt Figur 2 eine Mischanordnung bei der das zweite 2 und ein weiteres 3 Fluid zumindest teilweise von einer Chemikalie gebildet und ebenfalls senkrecht zur Strömungsrichtung 7 des Hauptstroms 6 in diesen eingedüst wird. Das Eindüsen dieser beiden Fluide 2,3 erfolgt über Düsen 12,13, die über die Kanalwand 5 hinaus in den Hauptstrom 6 hineinragen. Dabei sind die Düsen 12,13 entsprechend dem zu Figur 1 beschriebenen Prinzip durch jeweils eine Düsenöffnung 8,15 geführt, welche in der Ebene der Kanalwand 5 liegt.

Während über die Düse 1 1 mit der Düsenöffnung 8 das erste Fluid 1 in den

Hauptstrom 6 gelangt, wird über die Düse 14 mit der Düsenöffnung 15 ein weiteres Fluid 4 in den Hauptstrom 6 eingedüst.

Im Ergebnis umströmt das erste Fuid 1 das zweite Fluid 2 und das vierte Fluid 4 das dritte Fluid 3 bei der Eindüsung.

Beispielhaft sind hierbei die Düsenöffnungen 9,16 der beiden Düsen 12,13 gleichweit von der Kanalwand 5 entfernt. Ergänzend befindet sich noch eine in den Hauptstrom 6 hineinragende Trennwand 10 zwischen den Düsenöffnungen 8,15 der Düsen 1 1 ,14, was eine sofortige Vermischung beider Fluide 1 ,4 dieser Düsen 1 1 ,14 verhindern soll.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführung sind die Düsen 12,13 für das zweite 2 und das weitere Fluid 3 mit wenigstens einer Chemikalie durch eine gemeinsame

Düsenöffnung 8 der Düse 1 1 für das erste Fluid 1 geführt.

Dementsprechend werden beide Düsen 12,13 sowie deren Düsenstrahlen mit den beiden Fluiden 2,3 von dem, beim Eintritt des ersten Fluids 1 in den Hauptstrom 6 gebildeten Mischstrom umströmt. Dabei reicht eine Düse 13 weiter in den Hauptstrom 6 als die andere Düse 12, was für zusätzliche Verwirbelungen sorgen und die

Vermischung fördern kann.

Die Mischanordnung gemäß Figur 4 mischt drei Fluide 1 ,2,3 senkrecht zur

Strömungsrichtung 7 in den Hauptstrom 6. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Düse 12 für das zweite Fluid 2 durch die Düsenöffnung 8 der Düse 1 1 für das erste Fluid 1 und die Düse 13 für das dritte Fluid 3 durch die Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2 in den Hauptstrom 6 hineingeführt ist. Dabei ist die Düsenöffnung 16 der Düse 3 für das dritte Fluid 3 weiter von der Kanalwand 5 entfernt als die

Düsenöffnung 9 der Düse 12 für das zweite Fluid 2.

Daraus ergibt sich eine Umströmung des zweiten Fluids 2 bei der Eindüsung durch den Mischstrom vom ersten Fluid 1 und eine Umströmung des dritten Fluids 3 bei der Eindüsung durch einen Mischstrom des zweiten Fluids 2. Diese Umströmung schont insbesondere sehr langkettige Chemikalien, da diese bei der Eindüsung in den Hauptstrom 6 einer starken Belastung ausgesetzt sind, welche ihre Zusammensetzung und Funktion beeinträchtigen kann.

Durch die hiermit erreichbare, intensive und schonende Vermischung kann der Chemikalienbedarf wesentlich minimiert werden.

Zur Ausbildung eines ausreichenden Düsenstrahls im Hauptstrom 6 sollten die Fluide 1 ,2,3,4 mit einem Druck in diesen eingedüst werden, der zwischen 1 ,5 und 10 bar über dem Druck im Hauptstrom 6 liegt.

Die Erfindung ermöglicht eine effiziente Einmischung und Vermischung von mehreren Chemikalien auch bei einem großen Mengenverhältnis zwischen Chemikalie und Hauptstrom.