ФЛОТАЦИОННАЯ КАМЕРА
FLOATATION CHAMBER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к инжектору флотационной камеры, содержащему впускную трубу для подачи потока волокнистой суспензии во флотационную камеру, смесительный узел для подмешивания воздуха к потоку волокнистой суспензии и по меньшей мере один штуцер подачи воздуха, расположенный перед смесительным узлом с возможностью подачи воздуха в инжектор.
Изобретение также относится к сопловому участку инжектора флотационной камеры.
Кроме того, изобретение относится к флотационной камере для удаления печатной краски или загрязнений из волокнистой суспензии.
Далее, изобретение относится к методу смешивания потока волокнистой суспензии и воздуха в инжекторе флотационной камеры, содержащем впускную трубу для подачи потока волокнистой суспензии во флотационную камеру, смесительный узел для подмешивания воздуха к потоку волокнистой суспензии и по меньшей мере один штуцер подачи воздуха, расположенный перед смесительным узлом с возможностью подачи воздуха в инжектор, в котором в инжектор подают поток волокнистой суспензии, который затем разделяют на парциальные потоки, после чего подают в инжектор воздух, предназначенный для подмешивания к потоку волокнистой суспензии, и затем подают парциальные потоки волокнистой суспензии в смесительный узел, образующий ступень предварительного смешивания инжектора, посредством чего воздух, поданный в инжектор, переносится в ступень предварительного смешивания инжектора посредством парциальных потоков, после чего к указанным парциальным потокам подмешивают воздух, перенесенный в ступень предварительного смешивания посредством указанных парциальных потоков.
Уровень техники
Флотационные камеры, или флотационные емкости, используются для удаления печатной краски и загрязнений из волокнистой суспензии, полученной из измельченной и отсортированной вторичной бумаги. Этот процесс называется также удалением типографской краски. Целью удаления типографской краски является получение белой и чистой, насколько это возможно, вторичной волоконной целлюлозы. Флотационные камеры используются при удалении печатной краски методом флотации, которая осуществляется в камерах посредством добавления мыла или другого химического вещества, вызывающего флотацию и уменьшающего поверхностное натяжение, в качестве флотационного реагента в разбавленную 1% волокнистую суспензию. Кроме того, к волокнистой суспензии подмешивают воздух. Печатная краска и загрязнения пристают к воздушным пузырькам, которые поднимаются к поверхности волокнистой суспензии, и таким образом печатная краска и загрязнения могут быть удалены посредством верхнего слива или снятия скребком.
В US 5465848 раскрыта флотационная емкость. Данная флотационная емкость содержит инжектор, снабженный впускной трубой с возможностью введения волокнистой суспензии во флотационную емкость и подмешивания воздуха к потоку волокнистой суспензии. В дополнении к впускной трубе инжектор содержит пластину с отверстиями с возможностью разделения подаваемого во флотационную емкость потока волокнистой суспензии на меньшие парциальные потоки. Ниже по потоку от пластины с отверстиями и на расстоянии от нее имеются трубные участки, которые образуют смесительный узел и в которых предварительно смешивают парциальные потоки волокнистой суспензии, поступающие через отверстия указанной пластины, и воздух между собой. Между пластиной с отверстиями и трубными участками со стороны инжектора установлен воздушный патрубок. Воздушный патрубок используется для подачи предназначенного для смешивания с потоком волокнистой суспензии воздуха в инжектор, за счет чего подающийся в инжектор воздух переносится посредством парциальных потоков в смешивающие устройства, образующие ступень предварительного смешения.
Проблемой, связанной с инжектором, описанным в US 5465848, является сложность подачи достаточного количества воздуха в инжектор, в частности для парциальных потоков волокнистой суспензии, созданных в среднем участке пластины с отверстиями. Трудным является подача воздуха через воздушный патрубок со стороны инжектора, чтобы он достигал парциальных потоков волокнистой суспензии, образованных в среднем участке пластины с отверстиями. С течением времени данной проблеме будет придано особое значение, поскольку целлюлозные брызги засоряют пространство, через которое воздух подается между пластиной с отверстиями и трубными участками.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание нового и усовершенствованного решения для подмешивания воздуха к потоку волокнистой суспензии.
Инжектор флотационной камеры согласно изобретению отличается тем, что он дополнительно содержит сопловой участок, выполненный перед смесительным блоком и содержащий пластину с отверстиями и сопла, закрепленные на указанной пластине с отверстиями в основном у отверстий за ней, причем между соплами имеются пространства, а отверстия указанной пластины с отверстиями соплового участка выполнены с возможностью разделения подаваемого во впускную трубу потока волокнистой суспензии на парциальные потоки, при этом сопла соплового участка установлены с возможностью направления парциальных потоков в смесительный узел, а пластина с отверстиями соплового участка установлена перед штуцером подачи воздуха таким образом, что воздух, подаваемый из штуцера подачи воздуха, получен с возможностью протекания в пространства между соплами и далее в смесительный узел с парциальными потоками волокнистой суспензии, поступающими из сопел.
Сопловой участок согласно изобретению отличается тем, что он содержит пластину с отверстиями, с выполненными в ней отверстиями и сопла, закрепленные на указанной пластине с отверстиями по существу у отверстий, причем между соплами имеются открытые пространства.
Флотационная камера согласно изобретению отличается, кроме того, тем, что она содержит по меньшей мере один инжектор согласно пункту 1 формулы изобретения.
Далее, способ согласно изобретению отличается тем, что инжектор дополнительно содержит сопловой участок, выполненный перед смесительным узлом и содержащий пластину с отверстиями, с выполненными в ней отверстиями с возможностью разделения подаваемого во впускную трубу потока волокнистой целлюлозы на парциальные потоки и сопла, закрепленные на указанной пластине с отверстиями по существу у отверстий, за ней, с возможностью направления парциальных потоков к смесительному узлу, причем между соплами имеются открытые пространства, за счет чего воздух подается в открытые пространства между соплами и течет из указанных пространств с парциальными потоками волокнистой целлюлозы в ступень предварительного смешивания.
Согласно основному замыслу изобретения инжектор флотационной камеры содержит впускную трубу для подачи потока волокнистой суспензии во флотационную камеру, смесительный узел для подмешивания воздуха в поток волокнистой суспензии и по меньшей мере один штуцер подачи воздуха, установленный перед смесительным узлом с возможностью подачи воздуха в инжектор. Далее, согласно основному замыслу изобретения инжектор содержит сопловой участок, выполненный перед смесительным узлом и содержащий пластину с отверстиями, с выполненными в ней отверстиями, и сопла, закрепленные на указанной пластине с отверстиями по существу у отверстий, за ней, причем между соплами выполнены открытые промежутки. Отверстия в пластине с отверстиями соплового участка расположены с возможностью разделения подаваемого во впускную трубу потока волокнистой суспензии на парциальные потоки, а сопла соплового участка установлены с возможностью направления парциальных потоков в смесительный узел. Далее, согласно основному замыслу изобретения пластина с отверстиями участка сопел установлена перед штуцером подачи воздуха с возможностью протекания подаваемого из указанного штуцера воздуха в промежутки между соплами и далее - в смесительный узел с парциальными потоками волокнистой суспензии, поступающих из сопел.
Преимуществом изобретения является то, что сопла сопловой пластины и открытые пространства между ними позволяют подмешивать воздух, подлежащий подмешиванию, с волокнистой суспензией более равномерно, чем раньше, поскольку воздух также может протекать к соплам посередине сопловой пластины или вокруг них и, следовательно, к области парциальных потоков волокнистой суспензии, образованных в середине пластины с отверстием. Таким образом, способность инжектора поглощать воздух будет выше, чем раньше. Поскольку парциальные потоки волокнистой суспензии перемещаются в соплах, между которыми воздух может свободно циркулировать, волокнистая суспензия не может создавать брызг или другим образом загрязнять инжектор, что препятствовало бы подмешиванию потока воздуха к волокнистой суспензии ниже по потоку от пластины с отверстиями.
Краткое описание чертежей
Далее будет дано более детальное описание вариантов выполнения изобретения, представленных на чертежах, где:
на фиг. 1 схематично показано частичное поперечное сечение флотационной камеры,
на фиг. 2 схематично показано поперечное сечение участка сопел и смесительного узла,
на фиг. 3 схематично показано поперечное сечение еще одного участка сопел и смесительного узла,
на фиг. 4 схематично показан инжектор, в котором функция сопел соплового участка выполняет инжекционная труба,
на фиг. 5 и 6 схематично показаны возможные формы поперечного сечения и расположение инжекционных труб в инжекторе согласно фиг. 4,
на фиг. 7 и 8 схематично показаны возможные формы поперечного сечения и расположение трубных участков смесительного узла в инжекторе согласно фиг. 4,
на фиг. 9 схематично показан инжектор, в котором функцию сопел соплового участка выполняют плоские сопловые колпачки,
на фиг. 10, 11, 12 и 13 схематично показаны возможные формы поперечного сечения и расположение инжекционных труб и сопловых отверстий в инжекторе согласно фиг. 9,
на фиг. 14 и 15 схематично показаны возможные формы поперечного сечения и расположение трубных участков смесительного узла согласно фиг. 9,
на фиг. 16 схематично показан инжектор, в котором функцию сопел соплового участка выполняют конические сопловые колпачки,
на фиг. 17 схематично показано поперечное сечение сопла, используемого в сопловом участке,
на фиг. 18 схематично показана эпюра скоростей потока волокнистой суспензии, полученного соплом согласно фиг. 17,
на фиг. 19 схематично показано поперечное сечение еще одного сопла, используемого в сопловом участке,
на фиг. 20 схематично показана эпюра скоростей потока волокнистой суспензии, полученного соплом согласно фиг. 19, и
на фиг. 21-26 схематично показаны типы конструкций сопловых отверстий сопла с многоугольными поперечными сечениями.
В целях ясности изобретение показано на фигурах в упрощенном виде. Одни и те же номера позиций на фигурах относятся к одним и тем же элементам.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг. 1 схематично показано частичное поперечное сечение флотационной камеры 1 для удаления печатной краски и других загрязнений из волокнистой суспензии. Флотационная камера 1 содержит инжектор 2, впускная труба 3 которого используется при подаче во флотационную камеру 1 волокнистой суспензии и добавленного к ней флотационного реагента, например мыла. Инжектор 2 установлен относительно поверхности 4 волокнистой суспензии во флотационной камере 1 таким образом, что нижняя часть инжектора 2 проходит немного ниже поверхности 4 волокнистой суспензии. Инжектор 2 дополнительно содержит сопловый участок 5, выполненный в продлении впускной трубы 3 или внутри впускной трубы и содержащий пластину 6 с отверстиями и сопла 8, закрепленные на указанной пластине 6 в основном у отверстий 7 данной пластины 6, за ней в направлении потока волокнистой суспензии. Впускная труба 3 и сопловой участок 5, таким образом, образуют зону подачи для инжектора 2. Поперечное сечение впускной трубы 3 может быть выполнено круглым или эллиптическим, к примеру. Она также может иметь форму квадрата или другого равностороннего многоугольника. Сопловой участок 5, возможные виды конструкций которого будут рассмотрены более подробно со ссылкой на фиг. 2-6, содержит отверстия 7 для разделения поступающего по впускной трубе 3 потока волокнистой суспензии на парциальные потоки, которые затем подают посредством сопел 8 в смесительный узел 9, установленный после соплового участка 5 в направлении потока волокнистой суспензии внутри смесительной трубы 13, к примеру. Смесительный узел 9 согласно фиг. 1 состоит из трубных участков 10, в которые сопла 8 направляют поступающие из них парциальные потоки волокнистой суспензии. При движении парциальных потоков волокнистой суспензии от сопел 8 в смесительный узел 9 парциальные потоки увлекают воздух в смесительный узел 9 из пространства между пластиной 6 с отверстиями соплового участка 5 и смесительным узлом 9. В данную область воздух подают через штуцеры 11 и каналы 12 подачи воздуха. В корпусе инжектора 2, в котором расположен сопловой участок 5, установлены по меньшей мере один штуцер 11 и один канал 12 подачи воздуха но, предпочтительно, более чем один. Указанный корпус инжектора 2, в котором расположен сопловой участок 5, может быть образован впускной трубой 3, смесительной трубой 13 или трубным участком, отдельным от них. Назначением смесительного узла 9 является интенсификация подмешивания воздуха к волокнистой суспензии посредством предварительного подмешивания воздуха к парциальным потокам волокнистой суспензии. Смесительный узел 9, в котором внутренние области трубных участков 10 образуют зону смешения, образует некую ступень предварительного смешения для смешивания волокнистой суспензии и воздуха друг с другом. Естественно, волокнистая суспензия и воздух могут также продолжать смешиваться во флотационной камере 1. Кроме того, на конце смесительной трубы 13 может быть установлен радиальный диффузор 15. Назначением радиального диффузора 15 является направление волокнистой суспензии в требуемом направлении к требуемому месту. Радиальным диффузором 15 является сопло, изменяющее направление потока волокнистой суспензии с вертикального в горизонтальное. Поток также может быть направлен по диагонали вверх или вниз или в других направлениях из различных угловых положений. Волокнистая суспензия течет из радиального диффузора 15 по всей окружности круга или его части. Размер между нижним и верхним фланцем радиального диффузора 15 может изменяться для регулировки количества волокнистой суспензии, направляемого под каждым углом. С другой стороны, расстояние между нижним и верхним фланцем регулируется для получения требуемой скорости потока волокнистой суспензии.
Во флотационной камере 1 печатная краска и другие загрязнения пристают к пузырькам, состоящим из воздуха и флотационного реагента, поднимающимся к поверхности волокнистой суспензии, с которой печатная краска и другие загрязнения могут быть удалены посредством скребка, не показанного на фиг. 1, или посредством верхнего слива. Верхний слив, показанный на фиг. 1, осуществляется посредством перевала 19, в этом случае пена, образованная на поверхности волокнистой суспензии, и печатная краска и другие загрязнения, включенные в пену, перемещают по перевалу 19 в зону 20 отходов, из которой их направляют далее через сливной канал 21 отходов для дальнейшей обработки. На фиг. 1 также схематично изображен сливной канал 14 во флотационной камере для подачи очищенной волокнистой суспензии дальше в процесс изготовления целлюлозы. Основная конструкция и работа флотационной камеры 1 как таковой известны специалисту в данной области техники, поэтому более подробно они не будут обсуждаться.
На фиг. 2 схематично показано поперечное сечение возможного соплового участка 5 и смесительного узла 9, используемого во флотационной камере 1. Сопловой участок 5 согласно фиг. 2 содержит пластину 6 с выполненными в ней отверстиями 7 и сопла 8, закрепленные на указанной пластине 6 в основном по отверстиям 7 пластины 6, ниже указанной пластины 6 с отверстиями. Отверстия 7 в пластине 6 делят поток волокнистой суспензии, поступающий по впускной трубке 3, на парциальные потоки, которые направляют дальше посредством сопел 8 в смесительный узел 9, установленный ниже соплового участка 5. Парциальные участки схематично показаны стрелками А. Смесительный узел 9 установлен по отношению к соплам 8 соплового участка 5 таким образом, что нижние концы трубных участков 10 смесительного узла 9 соединены с нижними концами соплами 8. Между соплами 8 соплового участка 5 имеются открытые пространства 17 и, таким образом, воздух, подаваемый из штуцера 11 подачи воздуха, может свободно протекать между соплами 8. Открытые пространства 17 проходят также между трубными участками 10 смесительного узла 9 по меньшей мере по части длины трубного участка 10. Поток воздуха между соплами 8 схематично показан стрелками В. Боковая сторона каждого трубного участка 10 смесительного узла снабжена по меньшей мере одним отверстием 18, через которое воздух может течь в трубных участках 10 с парциальными потоками, протекающими в трубных участках 10 смесительного узла 9.
На фиг. 3 схематично показано поперечное сечение еще одного возможного соплового участка 5 и смесительного узла 9, используемых во флотационной камере 1. Решение согласно фиг. 3 отличается от решения по фиг. 2 тем, что верхние концы трубных участков 10 смесительного узла 9 установлены вокруг сопел 8 таким образом, что между верхними концами трубных участков 10 и сопел 8 образуется зазор, через который воздух, подаваемый из штуцера 11 подачи воздуха в открытые пространства 17 между соплами 8, может течь с парциальным потоком волокнистой суспензии, подаваемым из сопла 8 в трубный участок 10 смесительного узла 9. В этом случае выполнение отверстий на боковой стороне каждого трубного участка 10 смесительного узла 9, показанных на фиг. 2, не является обязательным.
Смесительный узел 9 может быть также установлен относительно соплового участка 5 с образованием пространства или зазора, показанного на фиг. 1, между верхними концами трубных участков 10 смесительного узла 9 и нижними концами сопел 8 соплового участка 5, причем размер отверстия меньше, чем в 0,1 раз наибольшего диаметра соплового отверстия 16 сопла 8, в этом случае пропускное сечение для направления воздуха к смесительному узлу образовано между соплами 8 и трубными участками 10 смесительного узла 9. Сопло может быть также снабжено головкой, имеющей коническое сужение, таким образом, что пропускное сечение для направления воздуха к смесительному узлу образовано между сужающимися головками сопел 8 и трубными участками 10 смесительного узла 9. Конец трубного участка 10 смесительного узла 9 может быть также увеличен так, что пропускное сечение для направления воздуха к смесительному узлу образовано между головкой сопла 8 и увеличенным концом трубного участка 10 смесительного узла 9.
Смесительный узел 9 может быть также установлен относительно соплового участка 5 таким образом, что пространство или зазор, показанный на фиг. 1, образуется между верхними концами трубного участка 10 смесительного узла 9 и нижними концами сопел 8 соплового участка 5, причем размер отверстия больше, чем в 0,1 раз наибольшего диаметра отверстия 16 сопла 8 и меньше, чем в 1,5 раз наибольшего диаметра соплового отверстия 16 сопла 8, что оставляет неограниченное пропускное пространство определенного размера за соплом 8 перед смесительным узлом для направления воздуха к трубным участкам 10 смесительного узла 9.
Сопла 8 могут создавать факел распыла волокнистой суспензии с большим углом раскрытия, в этом случае волокнистая суспензия быстро рассеивается при вытекании из соплового отверстия 16. В качестве альтернативы, факел распыла может быть получен с небольшим углом раскрытия, в этом случае факел распыла будет оставаться узким в течение долгого периода времени. Расстояние или зазор между отверстиями 16 сопел 8 и верхним концом смесительного узла 9 должно выбираться с обеспечением того, что распыленные потоки, текущие из отверстий 16 сопел 8, поступали полностью в трубные участки 10 смесительного узла 9, в этом случае верхний конец смесительного узла 9, а также воздушный канал будут предохранены от брызг, и подача воздуха не будет ограничена. Необходимо использовать меньший зазор для сопла 8, из которого получают факел распыла с большим углом раскрытия, по сравнению с зазором для факела распыла с небольшим углом раскрытия. Факел распыла волокнистой суспензии с большим углом раскрытия получается, когда, например, волокнистая суспензия течет из многоугольного сопла, а факел распыла с небольшим углом раскрытия - когда, например, волокнистая суспензия течет из круглого сопла.
В каждом из вышеописанных альтернативных вариантов пропускное сечение, через которое воздух может течь с каждым парциальным потоком, составляет по меньшей мере 40% от площади поперечного сечения отверстий 16 сопел 8. В предпочтительном варианте в качестве отношения между данными площадями поперечного сечения выбирается отношение 60% или выше. Это обеспечивает ввод наибольшего, насколько это возможно, количества воздуха в волокнистую суспензию для обеспечения эффективной флотации. Однако это не всегда желательно. Например, в случае, если требуется получить спокойную или слабую флотацию с только небольшим количеством пенообразования, подача воздуха может быть существенно ниже вышеуказанных 40%. При осуществлении первичной флотации, как правило, требуется как можно большое количество пенообразования, в этом случае подача воздуха не ограничена. Отходы первичной флотации могут поступать на вторичную флотацию, где подача воздуха может быть ограничена.
Благодаря соплам 8 и отрытым пространствам 17 между ними подмешиваемый к потоку волокнистой суспензии воздух может подмешиваться более равномерно, поскольку воздух, поданный через открытое пространство 17 между соплами 8, может также течь к области сопел 8 или вокруг них посередине соплового участка 5 и, таким образом, к области парциальных потоков волокнистой суспензии или вокруг них, которые создаются в середине соплового участка 5. Воздух, поданный из штуцера 11 подачи воздуха, может таким образом свободно протекать с краев пластины 6 с отверстиями по открытым пространствам 17 между соплами 8 и распространяться равномерно по всей поверхности ниже указанной пластины 6 с возможностью протекания вокруг каждого сопла 8 достаточного количества воздуха. Поскольку парциальные потоки волокнистой суспензии перемещаются в соплах 8 и в ограниченных пространствах, которые созданы трубными участками 10 смесительного узла 9 и между которыми воздух может свободно циркулировать, поток волокнистой суспензии не может создавать брызг и загрязнять инжектор 2 до такой степени, что поток или воздух, подмешиваемый к потоку волокнистой суспензии, прекращал бы движение в инжекторе 2 ниже пластины 6 с отверстиями.
На фиг. 2 и 3 пластина 6 с отверстиями является плоской и прямой, однако пластина 6 с отверстиями может быть также вогнутой или выпуклой, если смотреть сверху. Что касается длины, сопла 8 могут выполнены таким образом, что нижние концы сопел 8, в которых расположены сопловые отверстия 16, находятся в одинаковой плоскости по отношению друг к другу, в этом случае сопловые отверстия 16 вместе образуют неравномерную плоскую поверхность. Сопла 8 могут быть также выполнены таким образом, что в случае вогнутой или выпуклой пластины с отверстиями форма плоскости, образованной сопловыми отверстиями 16, соответствует форме пластины 6 с отверстиями, т.е. сопловые отверстия 16 вместе образуют неравномерную плоскую вогнутую или выпуклую поверхность.
Количество отверстий 7, выполненных в сопловом участке 5, может варьироваться. Сопловой участок 5, показанный на фиг. 2-16, имеет 7 отверстий. В зависимости от размеров соплового участка 5 и выполненных в нем отверстий 16 сопловой участок 5 может, однако, иметь несколько дюжин отверстий, к примеру.
Количество сопел 8 и трубных участков 10 смесительного узла 9 естественно соответствует количеству отверстий 7 в сопловом участке 5. Отверстия 7 в пластине 6 соплового участка имеют в предпочтительном варианте круглое поперечное сечение, хотя поперечное сечение отверстий 7 может изменяться несколькими способами.
Сопла 8 соплового участка 5 могут быть выполнены в виде деталей, отдельных от пластины 6 с отверстиями и, если требуется, отсоединяемых от нее. Сопловой участок 5 может быть, однако, выполнен также таким образом, что пластина 6 с отверстиями и сопла 8 образуют единую интегрированную деталь. Такой сопловой участок 5 может быть выполнен, например, методом литья.
На фиг. 4 схематично показан инжектор, в котором функцию сопел соплового участка выполняют инжекционные трубы. На фиг. 5 и 6 схематично изображены возможные формы поперечного сечения и расположение инжекционных труб в инжекторе согласно фиг. 4, а на фиг. 7 и 8 схематично изображены возможные формы поперечного сечения и расположение трубных участков смесительного узла в инжекторе согласно фиг. 4. Трубные участки, показанные на фиг. 4, не содержат специальных сопловых отверстий, воздействующих на движение парциальных потоков. Поперечное сечение инжекционных труб может быть, например, круглым или многоугольным, как показано на фиг. 5 и 6. Форма поперечного сечения трубных участков 10 смесительного узла 9 соответствует в предпочтительном варианте форме поперечного сечения инжекционных труб, как показано на фиг. 7 и 8.
На фиг. 9 схематично показан инжектор, в котором функцию сопел 8 соплового участка 5 выполняют плоские сопловые колпачки, т.е. сопла с плоской пластиной. На фиг. 10, 11, 12 и 13 схематично показаны возможные формы поперечного сечения и расположение инжекционных труб в инжекторе согласно фиг. 9, а на фиг. 14 и 15 схематично показаны возможные поперечные сечения и расположение трубных участков смесительного узла в инжекторе согласно фиг. 9. Конец плоских сопловых колпачков, показанных на фиг. 9, из которых парциальные потоки подают в смесительный узел, снабжен сопловым отверстием, сужающим поперечное сечение соплового колпачка и воздействующим на движение парциальных потоков. Различные возможные формы сопловых отверстий более подробно показаны на фиг. 19-26. Поперечное сечение сопловых колпачков может быть, например, круглым или многоугольным, как показано на фиг. 10, 11, 12 и 13. Форма поперечного сечения трубных участков 10 смесительного узла 9 может соответствовать форме поперечного сечения сопловых колпачков, как показано на фиг. 14 и 15.
На фиг. 16 схематично показан инжектор, в котором функцию сопел соплового участка выполняют конические сопловые колпачки, причем конец сопловых колпачков, из которого парциальные потоки подают в смесительный узел, снабжен сопловым отверстием, которое воздействует на движение парциальных потоков и сужает поперечное сечение соплового колпачка. В данном случае также поперечное сечение соплового колпачка может быть круглым или многоугольным, как показано на фиг. 10, 11, 12 и 13. Форма поперечного сечения трубных участков 10 смесительного узла 9 также может соответствовать форме поперечного сечения сопловых колпачков, как показано на фиг. 14 и 15.
Конический сопловый колпачок может быть выполнен различными способами. Например, площадь поперечного сечения сопла может быть выполнена сужающейся в направлении потока волокнистой суспензии равномерно или резко к сопловому отверстию сопла. Он также может быть выполнен посредством выполнения поперечного сечения сопла сужающимся конически или криволинейно в направлении потока к сопловому отверстию сопла. В данном контексте все указанные варианты выполнения рассматриваются в широком понимании как конические. В вариантах выполнения согласно фиг. 2 и 3 применяют сопло с плоским основанием, однако конечно же в них могут быть использованы и конические сопла.
В предпочтительном варианте смесительный узел состоит из расположенных рядом друг с другом трубных участков, в которые парциальные потоки волокнистой суспензии подают через сопловые отверстия сопел и в которых воздух, поданный в открытые пространства 17, поглощается парциальными потоками. Площадь пропускного сечения соплового отверстия сопла составляет от 10% до 60%, предпочтительно от 20% до 40%, от площади пропускного сечения одного трубного участка. Длина трубного участка смесительного узла выполнена в 4-30 раз больше внутреннего диаметра указанной трубной секции, в этом случае волокнистая суспензия и воздух эффективно смешиваются друг с другом благодаря сильной турбулентности, поддерживающейся трубными участками. Однако отношение длины может иметь также значение и более 30. В предпочтительном варианте отношение длины составляет по меньшей мере 11. В случае, когда инжектор 2 содержит сопла 8, создающие факел распыла с большим углом раскрытия, волокнистая суспензия и воздух начинают быстро смешиваться друг с другом. В этом случае относительно небольшое значение отношения длины является достаточным для получения идеального смешивания волокнистой суспензии и воздуха. В случае, когда используют сопла 8, создающие факел распыла с небольшим углом раскрытия, смешивание волокнистой суспензии и воздуха начинается медленнее, в этом случае должны выбираться более высокие значения отношения длины для получения идеального смешивания волокнистой суспензии и воздуха.
Трубные участки смесительного узла могут иметь круглое поперечное сечение, однако они также и могут иметь форму равностороннего многоугольника, как показано, например, на фиг. 7 и 8. В случае, когда сопловое отверстие сопла является многоугольным, пропускное сечение соответствующего трубного участка смесительного узла может также иметь многоугольную форму, соответствующую многоугольнику соплового отверстия, или форму многоугольника, в котором количество углов меньше или больше, чем в многоугольнике соплового отверстия сопла. Также возможно осуществление сдвига фаз между многоугольником соплового отверстия сопла и соответствующего многоугольного трубного участка смесительного узла на значение, равное 180 градусов, деленное на количество углов. Подобный сдвиг фаз можно видеть, например, между фиг. 13 и 15. Сдвиг фаз может быть также нулевым, например, как между фиг. 12 и 15.
Смесительный узел выполнен из пластичного материала методом литья, к примеру. Литейная форма смесительного узла состоит из внешнего корпуса, внутреннее пространство которого снабжено требуемым пучком труб. После осуществления фасонного литья литейная форма и пучок труб удаляют, в этом случае отливка будет являться интегрированным смесительным узлом, через который проходят расположенные рядом друг с другом отверстия, которые образуют трубные участки смесительного узла. Конечно, смесительный узел может быть также выполнен из отдельных, расположенных рядом друг с другом труб.
На фиг. 17 схематично показано поперечное сечение инжекционной трубы, используемой в качестве сопла 8, а на фиг. 18 схематично показана эпюра скоростей факела распыла волокнистой суспензии, полученного соплом 8 согласно фиг. 17. Эпюра скоростей факела распыла волокнистой суспензии, полученного посредством инжекционной трубы, показанной на фиг. 18, такова, что скорость потока имеет свое наивысшее значение посередине факела распыла волокнистой суспензии и свое наименьшее значение - на границах факела распыла волокнистой суспензии. Скорость в граничной области факела распыла волокнистой суспензии имеет значительное влияние на поглощательную способность инжектора, т.е. разница в скоростях на поверхности раздела между потоком волокнистой суспензии и воздухом. По этой причине медленная скорость распыла волокнистой суспензии на граничной области снижает поглощающую способность или коэффициент поглощения инжектора. На фиг. 17 стрелкой Б схематично показано поглощение воздуха в распыленную волокнистую суспензию.
На фиг. 19 схематично показано поперечное сечение еще одного возможного сопла 8 для использования в сопловом участке 5, а на фиг. 20 - эпюра скоростей для факела распыла волокнистой суспензии, полученного соплом 8, показанным на фиг. 19. На фиг. 19 показано сопло с пластиной, т.е. сопло, у которого площадь соплового отверстия 16 сужена посредством резкого уменьшения поперечного сечения. Факел распыла волокнистой суспензии, созданный показанным на фиг. 19 соплом с пластиной, создает эпюру скоростей, в которой скорость потока распыленной волокнистой суспензии имеет свое наименьшее значение в середине и наибольшее значение по краям. В результате чего разница в скоростях на поверхности раздела между потоком волокнистой суспензии и воздухом является большой. Благодаря высокой скорости распыленной волокнистой суспензии по краям поглощающая способность и коэффициент поглощения у инжектора, снабженного соплами с пластиной, показанными на фиг. 19, является хорошей. На фиг. 19 поглощение воздуха в распыленную волокнистую суспензию схематично показано стрелкой Б.
Для получения эпюры скоростей потока согласно фиг. 20 пропускное сечение резко сужается от впускной трубы 3 к сопловым отверстиям 16 сопел 8 таким образом, чтобы площадь сопловых отверстий 16 сопел 8 составляла от 5 до 50% от площади поперечного сечения впускной трубы 3. Кроме того, размер сопловых отверстий 16 сопла 8 в направлении потока волокнистой суспензии предпочтительно менее 30% от диаметра соответствующего круглого соплового отверстия. В случае большого соплового отверстия абсолютная толщина пластины, окружающей сопловое отверстие 16, будет являться определяющим фактором. Толщина может быть самое большое 10 мм; в случае, если пластина толще, диаметр соплового отверстия должен быть выполнен открытым в направлении потока волокнистой суспензии.
На практике использование сопла с пластиной согласно фиг. 19 позволяет получить поглощающую способность инжектора на 70-80% выше, чем поглощающая способность, полученная длинным соплом, как показано на фиг. 17. На практике это означает, что гораздо большее количество воздуха может быть подмешано к распыленному потоку волокнистой суспензии посредством использования сопла с пластиной, чем при использовании длинного сопла, и, следовательно, повышается эффективность очистки во флотационной камере, а очистка волокнистой суспензии становится быстрее.
Кроме выбора типа сопла, показанного на фиг. 17-20, на коэффициент поглощения инжектора может влиять форма поперечного сечения соплового отверстия 16 сопла 8. Наипростейшей формой поперечного сечения соплового отверстия 16 является круглая форма, однако также могут использоваться и эллиптические и звездообразные поперечные сечения соплового отверстия 16. Преимуществом звездообразного поперечного сечения сопла по сравнению с круглым сопловым отверстием является его лучшая поглощающая способность, поскольку контактная поверхность распыленного потока волокнистой суспензии, выпущенного из звездообразного соплового отверстия, т.е. окружная длина соплового отверстия данного сопла по отношению к окружающему воздуху, является большей по сравнению с контактной поверхностью распыленного потока волокнистой суспензии, выпущенного из круглого соплового отверстия. Бульшая контактная поверхность создает более высокий коэффициент поглощения воздуха у сопла, т.е. более лучшую способность инжектора поглощать воздух. Кроме того, сопло со звездообразным сопловым отверстием распыляет волокнистую суспензию быстрее и поэтому волокнистая суспензия и воздух смешиваются друг с другом более эффективно.
Недостатком звездообразного соплового отверстия является то, что оно быстро загрязняется и засоряется. Кроме того, конструкция соплового отверстия является сложной в случае со звездообразной формой с несколькими вершинами, в частности. Стоимость получения звездообразного соплового отверстия также обычно выше стоимости получения круглого соплового отверстия.
На фиг. 21-26 схематично показаны поперечные сечения многоугольных конструкций соплового отверстия 16 сопла 8. На фиг. 21 показано двухугольное сопловое отверстие, на фиг. 22 - трехугольное сопловое отверстие, на фиг. 23 - квадратное сопловое отверстие, на фиг. 24 пятиугольное сопловое отверстие, фиг. 25 - шестиугольное сопловое отверстие, и на фиг. 26 - восьмиугольное сопловое отверстие. Все многоугольные сопловые отверстия, показанные на фиг. 21-26, отличаются тем, что стороны и углы многоугольников позволяют получить звездообразный распыл потока волокнистой суспензии. Их работа основана на основном принципе, что от центра сторон многоугольника факел распыла поворачивается в сторону от средней линии факела распыла, а от краев - в сторону к центральной линии факела распыла. Угол раскрытия факела является характеристикой каждого многоугольника и варьируется в соответствии с количеством углов в многоугольнике.
Сопловое отверстие 16 сопла 8, выполненное в виде многоугольника, может создавать эффективный звездообразный факел распыла. По сравнению со звездообразным сопловым отверстием сопло, в котором выполнено многоугольное сопловое отверстие, имеет простую конструкцию, а более открытая конструкция соплового отверстия снижает риск засорения или загрязнения отверстия. Кроме того, угол раскрытия факела распыла из сопла, в котором выполнено многоугольное сопловое отверстие, больше угла, получаемого у сопла, в котором выполнено звездообразное сопловое отверстие, и, таким образом, факел распыла рассеивается и поток волокнистой суспензии и воздух смешиваются друг с другом более полно.
В некоторых случаях признаки, описанные в данной заявке, могут быть использованы как таковые независимо от других признаков. С другой стороны, в случае необходимости признаки, описанные в данной заявке, могут комбинироваться для получения различных комбинаций.
Чертежи и соответствующее описание имеет целью только проиллюстрировать идею изобретения. Частные варианты изобретения могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения. На каждой фиг. 1-20 показаны инжектор полностью или его часть, причем они расположены вертикально, однако понятно, что флотационная камера может быть также выполнена с расположением инжектора или его деталей в горизонтальном положении по отношению к флотационной камере или под другим углом. Сопловый участок 5 инжектора 2 флотационной камеры 1 обычно находится полностью над поверхностью волокнистой суспензии во флотационной камере 1. Таким образом, штуцер подачи воздуха может быть выполнен без корпуса вокруг сопел 8 соплового участка 5, т.е. штуцер подачи воздуха состоит из открытого соединения между воздушным пространством флотационной камеры 1 и соплами 8. В этом случае впускная труба 3 может служить, например, опорой для смесительного узла 9 посредством узких плоских реек, установленных между рассматриваемыми деталями.