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Vorrichtung zur Behandlung von Stoffen, bestehend aus einem ungelochten Ring und einer ungelochten Walze von beträchtlich kleinerem Durchmesser, die nach Art einer Ring-und Walzen- mühle miteinander zusammenarbeiten.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Art einer Ring-und Walzenmühle zur Behandlung von Stoffen durch die Anwendung von grossen wälzenden Drücken. Sie ist insbesondere geeignet zum Entfernen von Flüssigkeiten aus faserigen Stoffen, wie beispielsweise Saft, Harz, Zucker, medizinischen Substanzen usw., aus den zellulosehältigen Stoffen von lebenden Pflanzen, wie beispielsweise Baumholz, Getreidehalmen, Zuckerrohr, Bananenstengel, Blätter, wie beispielsweise vonAloe, Hanf usw., Wurzeln, Stielen, Gräsern und andern Pflanzenstoffen mit verhältnismässig zäher länglicher Faserstruktur.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise im Patent Nr. 160121 beschrieben.
Mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung können die flüssigen und die festen Bestandteile pflanzlicher Stoffe oder anderer Stoffe in schnellwirkender Weise voneinander getrennt werden, u. zw. kann ein im wesentlichen vollständiges Entfernen der flüssigen Stoffe bei einem einzigen Durchgang der Stoffe durch die Vorrichtung erzielt werden. Es können dadurch wertvolle Flüssigkeiten und Cellulose aus verschiedenen Stoffen gewonnen werden, aus denen die Gewinnung beider Substanzen oder mindestens einer bislang unmöglich oder unpraktisch war. Ausserdem können diese Stoffe auch in Formen gewonnen werden, in denen sie bisher nicht auf den Markt gekommen sind.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Ring zwischen Walzen und/oder auf Gegendruckrollen derart nachgiebig gelagert, dass seine Achse sich aus der der Achse des Ringes und der Achse der Arbeitswalze gemeinsamen Ebene entgegen einem nachgiebigen Widerstand herausbewegen kann, so dass hiedurch die Lage des zwischen Ring und Arbeitswalze bestehenden zwiekelförmigen Raumes verändert werden kann, wenn ein Stoff durch die durch diesen zwickelförmigen Raum gebildete Druckzone hindurchgeht. Der Ring und die Arbeitswalze sind hiebei ungelocht, da sonst bei den hohen anzuwendenden Drücken nicht nur die Flüssigkeit, sondern auch der grösste Teil der Feststoffe durch die Löcher entweichen würde.
Es sind bereits Ringwalzenmühlen bekannt, bei denen die Arbeitswalze nachgiebig gelagert ist, beispielsweise wie im D. R. P. Nr. 331542 durch Verbindung der seitlichen Zapfenlager der Walze mit einem festen Punkt mittels Ketten od. dgl. Es ist jedoch dort der Ring nicht nachgiebig gelagert und es kann dadurch nicht der mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielbare Vorteil erreicht werden, dass sich beim Einführen des zu behandelnden Stoffes der zwicke1fÏrmige Raum zwischen Ring und Arbeitswalze etwas verändert und dadurch das Einziehen dieses Stoffes wesentlich erleichtert wird. Man konnte infolgedessen mit den bekannten Einrichtungen bei weitem nicht jene Drücke erreichen, wie sie sich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielen lassen.
Besonders zweckmässig ist es, die federnden Drücke auf die Arbeitswalze mittels hydraulischer Einrichtungen auszuüben, welche Art von Anpressung der Arbeitswalze an sich bekannt ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsformen einer erfindungsgemäss ausgestalteten Vorrichtung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer solchen Einrichtung, wobei einzelne Teile und das zum Antrieb dienende Getriebe zwecks klarerer Darstellung weggelassen sind. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die
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Einrichtung gemäss Fig. 1. Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab einen im wesentlichen waagrechten Schnitt nach der unregelmässigen Linie 3-3 in Fig. 1, die unterhalb der inneren Walze entlangläuft. Fig. 4 ist ein lotrechter Schnitt durch die Organe zur Erzeugung des auf die Druckwalze in Fig. l angewendeten hydraulischen Druckes. Fig. 5 ist eine Ansicht des Antriebsmechanismus für die Walzen. Fig. 6 zeigt in grösserem Massstab in der Seitenansicht einen Teil einer abgeänderten Ausführungsform der Führung.
Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6, wobei die innere Walze zwecks grösserer Klarheit weggelassen ist. Fig. 8 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 3 mit einer abgeänderten Ausführungsform der Führung, Fig. 9 ist eine Teilansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Führung. Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die Führung gemäss Fig. 9 und Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Einrichtung zur Abfuhr des behandelten Materials.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung weist einen Ring 1 auf, in dessen Innenraum eine Arbeitswalze 2 derart angeordnet ist, dass ihr äusserer Umfang auf der Innenfläche des Ringes rollt, sowie eine reibungsarme Stützwalze 3, die auf der äusseren Fläche des Ringes 1 rollen kann. Die einander berührenden Flächen des Ringes und der beiden Walzen sollen aus hartem Stahl oder anderem Werkstoff bestehen, der widerstandsfähig gegen die bei der Behandlung des Materials auftretenden hohen Drücke ist. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, einen Belag aus geeignetem Werkstoff auf die Innenfläche des Ringes und die Aussenfläche der Arbeitswalze 2 aufzubringen.
Die Stützwalze 3 wird von einer Welle 4 getragen, die in Lagerböcken 5 gelagert ist, die beiderseits der Walze auf dem Rahmen 6 aufruhen und mit diesem verbunden sind. Die Arbeitswalze 2 wird von einer Welle 4a getragen, die in Lagern in Armen 7 gelagert ist, welche ihrerseits bei 8 drehbar an dem Rahmen 6 gelagert sind. Mit Rücksicht auf die grossen Drücke auf die Wellen 4 und 4a werden vorzugsweise öllose Lager für diese Wellen, beispielsweise solche, wie sie bei 9 dargestellt sind, verwendet. Solche Lager können aus zwei Teilen hergestellt werden, die aus in radialer Richtung perforiertem Lagermetall, wie beispielsweise Bronze, bestehen, dessen Perforationen mit Graphit oder einem andern geeigneten, nicht flüssigen Schmierstoff gefüllt sind.
Die Arbeitswalze 2 kann gegen die Innenfläche des Ringes 1 mittels hydraulischen Drucks gepresst werden, der auf Kolben 10 ausgeübt wird, die an einem Ende in Zylindern 11 endigen und sich an ihrem andern Ende gegen die Arme für die Arbeitswalze 2 abstützen. Der auf die Arme 7 ausgeübte Druck presst die Walze 2 und den Ring 1 gegen die Stützwalze 3, die in den mit dem Rahmen 6 fest verbundenen Lagerböcken 5 gelagert ist.
Der hydraulische Druck kann auf die Kolben 10 mittels der in Fig. 4 dargestellten Anordnung angesetzt werden. Ein Zylinder 23 ist mit. einem durch eine Stopfbüchse 25 hindurchgehenden
Kolben 24 versehen. Ein Behälter 26 mit verdichtetem Gas, wie beispielsweise Stickstoff oder anderem billig erhältlichen Gas kann mit dem Zylinder 23 mittels einer biegsamen oder andern Rohrleitung 27 verbunden sein, wobei ein Ventil 28 zur Steuerung des Gasflusses vorgesehen ist. Der Kolben 24 ist bei 29 ausgebohrt, so dass ein Zylinder von wesentlich kleinerem Durchmesser als der Zylinder 23 entsteht. Ein fester Kolben 30 ragt durch eine Stopfbüehse 31 in den Zylinder 24 hinein. Dieser Kolben ist starr an einer Platte 32 befestigt, die mittels Sehraubenbolzen32a in gewissem festem Abstand von dem Zylinder 23 gehalten wird.
Der Kolben 30 ist auch mit einer Bohrung 33 versehen, die an ihrem unteren Ende in die Bohrung 29 mündet und an ihrem oberen Ende mit einer Abzweigung 34 einer zu den Zylindern 11 führenden Hochdruekrohrleitung in Verbindung steht. Ein Einlassrohr 35 mit einem
Ventil 36 ist vorgesehen, um die Druckflüssigkeit von einer nicht dargestellten Quelle zuzuführen.
Ein Absperrventil 37 und ein zur Anzeige des Flüssigkeitsdruckes in den Zylindern 11 dienendes Manometer 38 sind in der Rohrleitung 20 vorgesehen. Ein Sicherheitsventil 38b ist in dem Zylinder 23 vorgesehen.
Bei der Betätigung der hydraulischen Druckeinrichtung kann der Kolben24 durch Regelung des
Druckes in dem Zylinder 23 in eine Zwischenstellung zwischen den Enden dieses Zylinders gebracht und es können die Zylinder 11, die Bohrung 33 und die dazwischen befindlichen Rohrleitungen mit Wasser oder anderer geeigneter Flüssigkeit gefüllt werden. Es wird sodann das Ventil 36 geschlossen und das Ventil 28 geöffnet. Es wird dann zusätzliches Gas aus der Stahlflasche 26 mit einem Druck von etwa 70 kgjcm2 in den Zylinder 23 eingeführt und dadurch der Kolben 24 aufwärts gedrückt.
Infolge des Flächenunterschiedes der Kolben 24 und 30 unterwirft diese Bewegung des Kolbens 24 das Wasser in der Bohrung 29 und auch in den Zylindern 11 einem Druck, der, auf die Flächeneinheit bezogen, etwa zwanzigmal so gross ist wie der Gasdruck in dem Zylinder 23. Wenn die beiden Druck- kolben 10 zusammen einen Gesamtquerschnitt von 206'5 cm2 aufweisen, dann wird die Gesamtdruck- kraft der Arbeitswalze 2 206'5 x 20 = 4130mal so gross sein wie die Kilogrammzahl des Gasdruckes im
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Wenn beispielsweise im Zylinder 23 der Druck 14'06 kg/ < 2 beträgt, so wird das Material zwischen der Arbeitswalze 2 und dem Ring 1 einem Gesamtdruck von 58.060 kg unterworfen, der sieh über eine Länge verteilt, die gleich ist der Breite des zu behandelnden Materials. Selbst bloss die Hälfte dieses Druckes führt einen Streifen von weichem Tannenholz von etwa 25 mm Breite und etwa 6 mm Dicke in eine trockene, brüchig, flockige, leicht zerreibbare Masse von Flocken oder verfilzten Fasern über, die im wesentlichen von ihren ursprünglichen harzigen und andern natürlichen gummiartigen Bestandteilen befreit sind.
Diese Fasern können zu Posten von abgemessener Länge durchgesiebt werden oder sie können durch eine Hammer-oder Schlagmühle oder andere Arten von pulverisierenden oder zerkleinernden Mühlen hindurchgeschickt werden, wobei ein feines Sieb verwendet wird, ohne dass dessen Maschen sich verstopfen würden. Manche dieser Posten können unmittelbar zur Erzeugung von Papier verwendet werden und alle befinden sich in einem äusserst günstigen Zustand für eine nachfolgende chemische Behandlung, wie sie jetzt bei der Erzeugung von Papier, Kunstseide oder andern Celluloseprodukten angewendet wird, obwohl mit Rücksicht auf die Entfernung der Bestandteile bei der Behandlung eine solche chemische Behandlung sehr viel weniger intensiv sein kann.
Gute Ergebnisse können mit Fichten-, Tannen-, Föhren- und ählichen Hölzern, u. zw. in grünem oder getränktem Zustand erzielt werden, wenn diese in Streifen von etwa 25 mm Breite und etwa 6 mm Dicke in einer oben beschriebenen Maschine bei einem hydraulischen Druck von etwa 91 bis 140 kgjcm2 und darüber in den Zylindern 11, von denen bei der dargestellten Maschine jeder einen Durchmesser von 114'3 mm aufweist, behandelt werden. Eine zur Behandlung von Holzplatten bis zu einer Stärke von etwa 25 mm und bis zu einer Breite von etwa 406 mm geeignete Maschine kann eine Druckfähigkeit von 726. 000 kg aufweisen, die auf eine Walzenfläche von 1016 bis 1270 mm Breite verteilt ist.
Der die Arbeitswalze 2 gegen die Stützwalze 3 pressende Druck kann genügend sein, um den Ring 1 nachgiebig zu tragen. Wenn das zu behandelnde Material durch die Maschine hindurchgeht, so bewirkt der Druck, dass der Ring 1 sich etwas senkt, was einen bedeutenden Vorteil mit sich bringt, da sich die Stellung der unteren und oberen hornförmigen Winkel (das sind die durch Kreisbogenstücke gebildeten Winkel zwischen den Flächen der Arbeitswalze 2 und des Ringes 1 ober-und unterhalb ihrer gegenseitigen Berührung) ändern. Für manche Zwecke ist es vorzuziehen, zusätzliche federnde Abstützungen, wie beispielsweise Gegendruckrollen 12, vorzusehen. Jede dieser Rollen wird beiderseits
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befestigten Führungen 15 gleiten.
Jeder der Blöcke 14 ist mit dem Ende eines Kolbens 16 verbunden, der mit seinem andern Ende in einen an dem Rahmen 6 befestigten Zylinder 17 hineinragt. Ge- wünschtenfalls können einstellbare Anschläge, wie beispielsweise Setzschrauben, zur Regelung der Auswärtsbewegung der Blöcke 14 vorgesehen sein. An die Zylinder 17 kann hydraulischer Druck angelegt werden, u. zw. von einer unabhängigen Druckquelle oder über Rohrleitungen 18, die über eine Rohrleitung 19 mit der zu den Zylindern 11 führenden Hauptdruckrohrleitung verbunden ist. Bei Verwendung der letzteren Anordnung ist es wünschenswert, dass die Rollen 12 sich unabhängig von dem Hauptdrucksystem bewegen, zu welchem Zweck ein Ventil 21 in der Rohrleitung 19 vorgesehen ist.
Ein Windkessel, der aus einem mit der Rohrleitung 19 verbundenen geschlossenen Rohr 22 besteht, ist vorgesehen, um einen federnd nachgiebigen Druck auf die Rollen 12 ausüben zu können. Bei der Vorbereitung des Ansetzens der Rollen 12 wird zuerst das Ventil 21 geöffnet und Flüssigkeit eingelassen, wodurch genügend Druck auf die Kolben 16 ausgeübt wird, um den Ring 1 in die gewünschte Stellung anzuheben, sobald der Druck in den Zylindern 11 herabgesetzt wird. Wenn einstellbare oder andere Anschläge vorgesehen sind, so kann der Ring so weit angehoben werden, bis die Blöcke 14 auf die Anschläge treffen und die Luft im Rohr 22 genügend zusammengedrückt ist, um den gewünschten Widerstand gegen eine Bewegung des Ringes zu bilden.
Das Ventil 21 wird dann geschlossen und die in dem Windkessel 22 eingeschlossene Luft dient dazu, einen federnd nachgiebigen Widerstand gegen eine Abwärtsbewegung des Ringes 1 beim Lauf der Maschine zu bilden.
Für den Fall, dass Gegendruckrollen 12 zur Unterstützung des Ringes 1 angesetzt werden, sind Stifte 38a vorgesehen, die durch übereinstimmende Bohrungen in den Kolben 10 und in gewissen, die Kolben umgebenden Zylinderteilen hindurchgehen und den Kolben bei Änderung des Druckes in dem Windkessel 22 in seiner Stellung festhalten und so die Rollen 12 in der Aussergebrauehstellung von dem Ring ein wenig getrennt halten, wodurch die Teile in der Aussergebrauehstellung von allen Drücken entlastet werden.
Es können auch andere Mittel zum federnd nachgiebigen Anpressen der Arbeitswalze 2 oder der Gegendruckrollen 12 vorgesehen werden. Beispielsweise können sehr starke Schrauben- oder andere Federn zu diesem Zweck verwendet werden.
In Anbetracht der Tatsache indessen, dass die Bewegung der Welle 4a verhältnismässig klein ist (sie beträgt in der Regel nur wenige Millimeter), ergeben sich sehr erhebliche Vorteile gerade aus der Verwendung eines hydraulisch-pneumatischen Systems mit Differentialkolben, wie vorstehend beschieben.
Gewünschtenfalls kann die Arbeitswalze 2 mit Ringflanschen 2a an jeder Seite versehen sein, die sich dicht an die Kanten des Ringes 1 anlegen können. Diese Flanschen dienen zur Führung des
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Ringes 1 und zur Verhinderung des Ausstossens irgendwelcher behandelter Stoffe zwischen dem Ring und der Walze. Da der Flansch sich mit dem Ring bewegt, wird auch jeder mit ihm aus dem Raum zwischen Walze und Ring heraus in Berührung tretende Stoff in Berührung mit einer Fläche treten, die sich in derselben Richtung bewegt und nicht wie eine ruhende Führung wirkt.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, auf jeder Seite eine ringförmige Leitplatte vorzusehen, die an dem Ring 1 längs seiner gesamten Seitenfläche anliegt. Eine derartige Platte kann durchlöchert und die Löcher können mit Graphit oder anderem Schmierstoff angefüllt sein. Im Falle, dass eine solche Platte verwendet wird, kann der Flansch 2a fortgelassen oder aber es kann die Leitplatte entsprechend gestuft oder in anderer geeigneter Weise zur Aufnahme des Flansches ausgebildet sein. Auch soll eine solche Platte mit Durchlöcherungen oder andern Auslässen oberhalb der Innenfläche des Ringes 1 vorgesehen sein, um der ausgepressten Flüssigkeit den Abfluss zu ermöglichen.
Führungsplatten 39 (Fig. l und 3) können vorgesehen sein, um das in Behandlung stehende Material zu dem gewünschten Teil der Druckzone zu führen und um zu verhindern, dass das Material sich beim Eintritt in diese Zone aus der Richtung dreht. Da das Material bei seiner Behandlung in beträchtlicher Weise auseinanderqui11t, S0 ist eine solche Führung wünschenswert, um zu verhindern, dass das Material an den Seiten des Ringes austritt. Eine solche Führung verhindert auch eine Drehung des Materials, wenn ein Knoten in Behandlung gelangt oder wenn das Stück schräg eingeführt wird.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Führungsplatten 39 in den hornförmigen Winkelraum in einem solchen Ausmass hineinragen, dass die Entfernung des Endes der Platten von der Linie des grössten Druckes kleiner ist als die Entfernung des inneren Endes jeder Platte 39 von der Kante des Ringes 1. Die Führungsplatten 39 können an ihren hinteren Enden durch an dem Rahmen 6 befestigte Träger 40 gehalten sein und an ihren vorderen Enden durch Stangen 41. Diese Stangen 41 können mit den Platten 39 verschweisst oder auf andere Weise verbunden und zwischen ihnen und mit dem Rahmen 6 verbundenen Trägern 42 angebracht sein. Die Stangen 41 können mit Gewinde versehen und es können auf ihnen Muttern 43 angeordnet sein, um das innere Ende der Führung an der geeigneten Stelle festzuhalten.
Ein Haltebolzen 44 kann zur Absteifung und zur Abstandhaltung der hinteren Enden der Platten 39 vorgesehen sein.
Es können die verschiedenartigsten Organe zur Drehung der Druckglieder der Einrichtung in den in Fig. 1 durch Pfeile bezeichneten Richtungen vorgesehen werden. Vorzugsweise wird sowohl die Arbeitswalze 2 als auch die Stützwalze 3 angetrieben, obwohl gewünschtenfalls bloss die Arbeitswalze 2 unmittelbar angetrieben zu werden braucht und der Ring und die Stützwalze 3 durch den Reibungseingriff dann mitgedreht werden. Wenn beide Walzen 2 und 3 angetrieben werden, so werden sie beide vorzugsweise mit verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten angetrieben, so dass sie dieselben Umfangs-
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ordnung ist das Antriebszahnrad 45 auf einer Welle 46 befestigt, die im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Ein Zwischenzahnrad 47 kämmt mit dem Antriebszahnrad 45 und einem mit der Arbeitswalze 2 verbundenen Zahnrad 48.
Ein Zahnrad 49 auf der Stützwalze 3 wird von dem Antriebszahnrad 45 in zu der Drehung der Arbeitswalze 2 entgegengesetzter Richtung mittels der Zwischenzahnräder 50 und 51 angetrieben. Wenn sich die Arbeitswalze 2 entgegen dem Druck auf die Kolben 10 nach rechts bewegt, so rollt sieh das Zahnrad 48 ein wenig auf dem Zwischenrad 47 ab, so dass die Zähne dieser Räder miteinander in Eingriff bleiben.
Es können auch andere Einrichtungen zum Antrieb der beiden Walzen vorgesehen werden.
Beispielsweise können sie mittels Schrauben-oder Stirnrädern angetrieben werden, die auf einer einzigen, zu den Kolben 20 parallelen Antriebswelle angeordnet sind, wobei diese Schrauben-oder Stirnräder mit geeigneten Zahnrädern auf den Walzen kämmen. Bei einer derartigen Anordnung kann das Zahnrad zum Antrieb der Arbeitswalze 2 auf der Welle derart aufgekeilt sein, dass es sich in der Längsrichtung der Welle bewegen kann, um sich der Bewegung der Arbeitswalze 2 anzupassen. Es können aber auch gesonderte Elektromotoren zum Antrieb der Walzen vorgesehen sein. In diesem Falle ist es zweckmässig, die Elektromotoren als-Synchronmotoren mit konstanter Geschwindigkeit auszubilden und die Durchmesser der Walzen 2 und 3 derart zu wählen, dass die entsprechenden relativen Umfangsgeschwindigkeiten. aufrechterhalten werden.
Gewünschtenfalls kann der Motor der Stützwalze 3 abgeschaltet und der Ring bloss durch die Stützwalze. 2 angetrieben werden.
Nach Einstellung des Druckes auf genügende Höhe, um Widerstand gegen ein Ausweichen der Arbeitswalze 2 zu leisten, werden die Walzen, wie in Fig. 1 dargestellt, angetrieben und das zu behandelnde Material wird in der Längsrichtung in den Raum zwischen den Führungsplatten 39 eingebracht.
Der Ring 1 wird durch die Reibung der Arbeits-bzw. Stützwalze 2 und 3, die an ihm anliegen, gedreht und die in Behandlung stehenden Stoffe werden in und durch die Druckzone gezogen, wobei
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der Druck stufenlos, aber schnell ansteigt, bis der Höchstwert erreicht ist. Der Ring 1 wird sich etwas senken, wodurch der veränderliche Einziehwinkel geändert und ein unstarres Greiforgan, bestehend aus den sich einander nähernden Eingriffsflächen der Arbeitswalze 2 und des Ringes 1, geschaffen wird, das beim Einziehen der Stoffe in die Zone des höchsten Druckes unterstützend wirkt, wobei die Änderung des Einziehwinkels von der Dicke der in Behandlung stehenden Stoffe und deren Widerstand gegen Zusammendrücken abhängt.
Die Arbeitswalze 2 wird selbstverständlich unter Überwindung des federnden Pressdruckes genügend nachgeben, um es den Stoffen zu ermöglichen, durch die Maschine hindurchzugehen. Während der Behandlung wird der Ring 1 von der Arbeitswalze 2 durch Vermittlung der unter Behandlung stehenden Stoffe angetrieben. Der Druck wird im wesentlichen oder doch grösstenteils die Flüssigkeit aus den cellulosehältigen Stoffen auspressen und ein verhältnismässig trockener Stoff wird die Druckzone verlassen.
Die aus den Stoffen ausgepressten Flüssigkeiten fliessen abwärts längs der Innenfläche des nicht durchlöcherten Ringes 1 in einen geeigneten Trog oder ein anderes, unter dem Ring angeordnetes Sammelorgan. Beispielsweise kann der Rahmen 6 die Form eines Troges haben und die Flüssigkeit kann durch einen Abfluss 6a ausfliessen. Von dort kann sie zu Einrichtungen zur Trennung ihrer wertvollen Bestandteile abgepumpt, abgeblasen oder in anderer Weise abgefördert werden.
Falls die herausgetriebenen Flüssigkeiten zähflüssig oder jedenfalls zu dickflüssig sind, um ohne weiteres wegzufliessen, so kann es von Vorteil sein, durch Zusatz von Wasser ihr Wegströmen aus der Druckzone zu unterstützen. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, dass die Ringfläche in dem unteren zwickelförmigen Raum mit Wasser bespritzt wird, u. zw. dicht unterhalb der Stelle, wo der höchste Druck herrscht. Die Trennung der flüssigen und festen Bestandteile in den ausgepressten Flüssigkeiten kann durch die Anwendung von Kälte in geeignetem Ausmass gefördert werden, so dass die festen Bestandteile sich leichter absetzen können.
Gewünsehtenfalls können der Ring und die Walzen auf einer leicht geneigten Achse angeordnet sein, so dass die flüssigen Bestandteile gegen eine Kante des Ringes fliessen. Es kann aber auch ein Luftstrom oder eine andere Flüssigkeit angewendet werden, um den Strom der ausgepressten Flüssigkeiten gegen eine Kante des Ringes zu führen. Auch kann der Ring die Form eines Kegelstumpfes mit waagrechter Achse haben. Zylindrische Walzen, ähnlich den Walzen 2 und 3, können in Verbindung mit einem solchen Ring verwendet werden. Es können aber auch die Walzen kegelstumpfförmig und dabei derart angeordnet sein, dass ihre Achsen in waagrechten Ebenen liegen.
Bei manchen Stoffen kann es vorteilhaft sein, die Arbeitswalze 2 in höherem Niveau anzuordnen, so dass sie den Ring oberhalb des waagrechten Durchmessers des Ringes berührt, wodurch zusätzlicher Raum in dem unteren zwickelförmigen Winkelraum zur Abfuhr der Flüssigkeiten geschaffen wird.
Der durch genügenden Druck erzeugte feinverteilte, cellulosehältige Stoff kann von den Walzen weg mit einer Einrichtung gemäss Fig. 1 abgeführt werden. Ein Paar von Abstreifern 52 und 53, die bei 52a angelenkt sind, kann gegen den Ring bzw. die Walzenflächen mittels Federn 54 gedrückt werden. Eine Platte 55 wird auf dem Rahmen 6 mittels eines Trägers 56 getragen. Diese Platte ist derart geformt, dass sie sich nahe an die Kante des Ringes 1 und die Kanten der Abstreifer 52 und 53 anlegt, und kann bei 57 mit einer Ausnehmung versehen sein, um den Flansch 2a der Arbeitswalze 2 aufzunehmen, falls ein solcher Flansch verwendet wird. Ein Luftstrom kann durch eine Rohrleitung 58 einer Düse zugeführt werden, die in dem von den Abstreifern 52 und 53 und den Flächen der Arbeitwalze 2 und des Ringes 1 eingeschlossenen Raum angeordnet ist.
Ein Abzug 59 kann an dem entgegengesetzten Ende der Arbeitswalze 2 angeordnet sein, der den von den Flächen durch die Abstreifer
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wirkung in diesem Abzug erzeugt werden. Von dort wird das Material durch geeignete Fördereinrich- tungen zu dem Verwendungsort gebracht. Falls es bei der Papiererzeugung Verwendung finden soll, dann kann es unmittelbar in eine Schlag-oder Zentrifugalpulverisier-oder andere geeignete Mühle und durch Siebe oder einen Windsichter geblasen werden, um die verschiedenen Faserlängen voneinander zu trennen. Gewünsehtenfalls können die Fasern in einer derartigen Mühle auf dieselbe Grösse wie bei feingemahlenem Holz oder zu Holzmehl zerkleinert werden.
Die verhältnismässig vollständige Trennung der Harze usw. von der Cellulose erleichtert alle etwa gewünschten Zerkleinerungsmassnahmen dieser Art.
Falls die abzutrennenden festen Bestandteile nicht so fein zerkleinert werden sollen, wie beispielsweise bei der Gewinnung von langen Fasern aus Aloe, Hanf usw., so können die behandelten festen Bestandteile von den Oberflächen, wie in Fig. 11 dargestellt, auf ein Förderband abgeschabt werden.
Bei 54a angelenkte Abstreifer 52b und 53b, die gegen den Ring bzw. die Walzen mittels Federn, wie beispielsweise der Federn 54, angedrückt werden, streifen das behandelte Material von den Oberflächen auf einen endlosen Riemen 60, dessen obere Fläche sich gegen jene Seite des Ringes bewegt, die entgegengesetzt jener liegt, zu der das unbehandelte Material hingefördert wird. Von dort wird das behandelte Material durch geeignete Einrichtungen der nächsten Verfahrens-oder Verwendungsstufe zugeführt.
Bei jeder der beschriebenen Anordnungen zur Abfuhr des behandelten Stoffes können die Abstreifer 52 und 53 bzw. 52b und 53b gegen die Oberflächen durch andere Mittel, wie beispielsweise
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durch Gewichte gedrückt werden, die auf sich von den Abstreifern weg erstreckenden Arme wirken oder, falls die Abstreifer, wie in Fig. 11 dargestellt, mit einer Welle verbunden sind, auf mit der Welle verbundene Arme wirken, und die Abstreifer können in Richtung der Oberfläche des Blattes quer hinund herbewegt werden, um eine örtliche Überhitzung und eine Abnutzung eines einzelnen Teiles des Blattes oder des Ringes zu verhindern.
Anstatt eine feste Führung wie in Fig. 3 zu verwenden, kann eine an die senkrecht schwankenden Bewegungen des Ringes gebundene Führung im Zwickel zwischen der Walze und dem Ring verwendet werden. Eine solche Führung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die Seitenplatten 61 bei 62 an Platten 63 angelenkt. Gleitführungen 64 mit sich abwärts erstreckenden Armen 65 sind an den Aussenflächen der Platten 63 angeschweisst oder in anderer Weise befestigt. Rollen 66, die auf sieh von den Armen 65 einwärts erstreckenden und von diesen getragenen Achsen drehbar gelagert sind, halten die Platten 63 auf Abstand vom Ring 1. Rollen 67, die ebenfalls auf von den Armen 65 getragenen Achsen drehbar gelagert sind, laufen auf der äusseren Fläche des Ringes 1 und bewirken, dass die Führung abwärts geht, wenn der Ring sich senkt.
Jede der Gleitführungen 64 ist auch mit einem länglichen oder gebogenen Schlitz 68 mit unterschnittenen Teilen 69 versehen. Gleitsteine 70, die fest mit Stangen 71 verbunden sind, gleiten frei in den Ausnehmungen der Gleitführungen 64. Die andern Enden der Stangen 71 sind starr mit dem Rahmen 6 oder mit starren Fortsätzen dieses Rahmens verbunden.
Die spitz zulaufenden oberen Enden der Platten 61 sind derart angeordnet, dass sie sich zusammen mit dem Ring 1 in ähnlicher Weise bewegen. In diesem Falle sind jedoch die Gleitfiihrungen 64 mit den Ausnehmungen 68 an dem Rahmen 6 oder an Fortsätzen dieses Rahmens befestigt. Jede der Stangen 71 a ist mit ihrem äusseren Ende mit einem Gleitstein 70 verbunden, der in einer Ausnehmung 68 angeordnet ist und dessen anderes Ende ausgebohrt ist, um eine Stange 72 aufzunehmen. Die Stangen 72 sind bei 73 an an den Platten 61 befestigten Blöcken 74 angelenkt. Gussstücke 75, durch welche die Stangen 71a hindurchgehen, tragen Rollen 66 und 67, die sich auf einander entgegengesetzten Seiten des Ringes 1 abwälzen.
Die Stangen 72 sind mit längs ihrer Länge verteilten Öffnungen versehen, die Zapfen aufnehmen, die durch in dem ausgebohrten Teil der Stangen 71 a vorgesehene Öffnungen hindurchgehen. Bei dieser Anordnung kann die in Fig. 7 mit Masspfeilen bezeichnete Entfernung zwischen dem spitzen Ende jeder Platte 61 und der Kante des Ringes 1 eingestellt werden, u. zw. je nachdem, auf welchen Teil der Fläche das Material aufgebracht wird und in welchem Ausmass das in Behandlung stehende Material sich flach streckt.
Bei dieser Anordnung folgt die Führung dem Ring 1, wenn dieser beim Hindurchgehen des in Behandlung stehenden Materials unter der Arbeitswalze 2 sich abwärts bewegt. Diese Abwärtsbewegungsmöglichkeit des Ringes 1 ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung.
Diese Bewegungsmöglichkeit gestattet, dass der obere sowie der untere zwickelförmige Raum seine Lage entlang des Umkreises der Arbeitswalze 2 in dem Sinne verschiebt, dass eine grössere oder weitere Öffnung für den Zutritt des Materials und ein schmiegsameres Erfassen desselben erzielt wird. Die Abwärtsbewegung verschiebt auch die Lage derjenigen Linie, in welcher die Arbeitsflächen einander am nächsten kommen, an eine Stelle, welche oberhalb der unmittelbaren Richtung der von den Kolben 10 ausgeübten höchsten Druckkraft liegt, wodurch die Grösse der auf das Material wirkenden Kraft schon abnimmt, während es sich der Stelle der grössten Annäherung der beiden Arbeitsflächen nähert.
Es gestattet nicht bloss eine Vergrösserung des unteren hornförmigen Zwickelraumes zwecks Anpassung an das in Behandlung stehende Material, sondern es verkleinert auch den oberen hornförmiger Zwickelraum, so dass die Druckdauer verlängert wird und das Material während eines längeren Zeitraumes nach dem Verlassen der Zone höchsten Druckes in zusammengepresstem Zustand verbleibt.
Wenn ein Material wie Zuckerrohr oder Getreidehalme oder lange Blätter behandelt wird, dann kann es wünschenswert sein, eine Mehrzahl von Führungsplatten 39 in der Anordnung gemäss Fig. 8 zu verwenden. Die Kanäle sind zweckmässigerweise in bezug aufeinander bei Verwendung für ein bestimmtes Material in der Form von Stengeln derart zu bemessen, dass der seitlich aus einem oder allen diesen Kanälen in oder nahe der Zone höchsten Druckes ausgepresste Teil mit dem andern in Berührung gelangt, jedoch sich nicht merklich überdeckt, wie bei 0 angedeutet. In diesem Falle können die äusseren Platten, wie in Fig. 3 dargestellt, starr abgestützt sein oder, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, schwenkbar angelenkt sein.
Die inneren Platten können durch Abstandhalter 76 auf den
Stangen 41 und 44 in richtig bemessenem Abstand gehalten werden.
Eine andere Bauart der Forderführung, die insbesondere zur Förderung langer biegsamer Materialien, wie beispielsweise Aloeblättern oder Getreidehalmen usw., geeignet ist, ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Diese Führung weist einen gekrümmten Trog 77 auf, der in eine aufwärts gekrümmte durchlöcherte Mulde 78 übergeht. Bei dieser Anordnung rinnt jede ausgepresste Flüssigkeit, die in die Mulde gelangt, durch die Durchlöcherungen in den Ring 1 ab. Diese Führung ist weiters mit einer Aus- gleichswalze 79 auf einer in Schlitzen 79b beweglichen Welle 79a versehen. Das Gewicht dieser Walze ist derart bemessen, dass das geförderte Material von ihr etwas niedergewalzt, dicht an der unteren Fläche des Troges gehalten und so nahe a. n die Ringfläche herangefördert wird.
Nötigenfalls kann federnder Druck auf die Welle 79 a angewendet werden. Der Trog 77 ist vorzugsweise gegen den Rahmen
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fest in einer Weise abgestützt, die ähnlich jener gemäss den Fig. 1 und 3 ist, obwohl er auch gewünschten- falls, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, beweglich gehalten sein kann.
Falls ein Förderband gemäss Fig. 11 oder eine Führung gemäss den Fig. 9 und 10 verwendet wird, können die Kolben 10 gemäss der Fig. 1 hinderlich sein. Selbstverständlich können andere Organe zur Anwendung des Druckes auf die Walze 2 verwendet werden. Beispielsweise kann sich der Hebel 7 über die Welle 4 und sogar nach oben über den Ring 1 hinaus erstrecken und der Druck, beispielsweise hydraulischer oder Federdruck, kann auf den verlängerten Teil des Hebels wirken.
Auch kÅann der Druck von derselben Seite, an der die Stützwalze 3 angeordnet ist, zur Wirkung gebracht werden, indem ein hohler Rahmen auf jeder Seite der Walze 2 vorgesehen wird, der die Arbeitswalze 2 gegen die Stützwalze 3 ziehen kann, wobei ein Kolben und ein Zylinder in jedem hohlen Rahmen in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 angeordnet ist, um den Rahmen derart vorwärts zu drücken, dass er die Arbeitswalze 2 gegen die Stützwalze 3 bewegt.
Die relativen Durchmesser der Arbeitswalze 2 und des Ringes 1 können derart gewählt werden, dass der hornförmige Zwickelraum zwischen der äusseren Fläche der Arbeitswalze und der inneren Fläche des Ringes mit einem gewünschten Profil entsteht. Bei Nadelhölzern ist es wünschenswert, den Durchmesser der Walze 2 etwa gleich der Hälfte des Innendurchmessers des Ringes 1 zu wählen.
Bei Verarbeitung weiteren Materials kann eine Vergrösserung des Walzendurchmessers im Verhältnis zum Ring von Vorteil sein. Ein Verhältnis des Walzendurchmessers zu dem Ringdurehmesser von nicht mehr als2/3 zu 1 und vorzugsweise nicht kleiner als % zu 1 wurde als zweckmässiger Wert ermittelt, obwohl für besondere Zwecke auch andere Verhältnisse gewählt werden können ; beispielsweise kann bei Ringen von sehr grossem Durchmesser ein etwas kleinerer Durchmesser der inneren Walze Anwendung finden. Mit einer Vorrichtung der hier beschriebenen Art werden sehr befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn der Ring einen Innendurchmesser von etwa 50 cm und die innere Walze einen solchen von etwa 25 cm besitzt und wenn der genannte Ring mit einer Geschwindigkeit von etwa vier Umdrehungen in der Minute umläuft.
Selbstverständlich können auch andere Abmessungen der maschinellen Einrichtung und andere Umlaufgeschwindigkeiten mit Vorteil bei andern Anwendungen benutzt werden. So kann z. B. eine höhere oder geringere Geschwindigkeit bei Behandlung eines bestimmten Materials oder bei einer Einrichtung mit andern Abmessungen allein aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten am günstigsten sein.
Gewünschtenfalls kann eine selbsttätige Förderung des Materials zu den Walzen vorgesehen werden. Beispielsweise können bei der Behandlung von Streifen oder Brettern aus Holz diese in eine Einzugsvorrichtung gefördert werden, die das unterste Stück aus einem Stapel in die Einrichtung
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kann aber auch der Stapel auf einem endlosen Förderband mit Latten ruhen, die nicht dicker als die Streifen oder Bretter und in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, dass sie zwischen einander nur je ein einziges Brett oder einen einzigen Streifen aufnehmen. Bei Betätigung des Förderbandes wird das unterste Brett oder der unterste Streifen der Maschine zugeführt, während der Rest durch ein um den Stapel herum angeordnetes Gehäuse zurückgehalten wird.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, Wärme und Kälte während der Behandlung des Materials anzuwenden. In diesem Falle kann das Material vor der Behandlung in heisses oder kaltes Wasser oder andere Flüssigkeiten eingebracht werden oder es können die Walze 2 oder andere Teile der Einrichtung mit Erhitzungs- oder Abkühlungseinrichtungen versehen sein.
Selbstverständlich können verschiedene Kombinationen der oben beschriebenen Einzelheiten angewendet werden und die Erfindung soll nicht auf die dargestellten besonderen Kombinationen eingeschränkt werden.
Wie bereits oben erwähnt, kann die beschriebene Vorrichtung mit Vorteil bei der Behandlung der verschiedensten Substanzen angewendet werden. Sie kann verwendet werden bei der Gewinnung von verschiedenen flüssigen Bestandteilen aus einjährigen, zweijährigen oder länger als ein Jahr lebenden Pflanzen und bei der Gewinnung der zurückbleibenden Cellulose in einer Form, die besonders geeignet ist für eine nachfolgende Behandlung oder Verwendung ; Substanzen, die gewöhnlicherweise fest sind, können ebenfalls entfernt werden, wobei eine solche Entfernung durch die während der Anwendung des Druckes auftretende Hitze erleichtert wird.
Es können auf diese Weise verschiedene Proteine, Kohlehydrate, Fette, Öle, Fettsäuren und ähnliche Materialien einschliesslich von amorphen Harzen, flüchtigen Ölen, verschiedenen Stickstoffsubstanzen, Albuminoiden, Amiden, Fetten, löslichen Kohlehydraten, industriellen Alkoholen, Chlorophyll, medizinischen Ingredienzien, kolloidaler Cellulose usw. auf diese Weise erhalten werden. Das Pressen wird in den meisten Fällen am grünen Material angewendet, wodurch die natürlichen Säfte usw. entfernt und getrennt werden können, um ihre wertvollen Bestandteile zu gewinnen. Es kann aber auch am getrockneten Material angewendet werden, wobei dieses zuerst in Wasser oder andere geeignete Flüssigkeiten eingetaucht wird.
Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Trocknen der Substanz oder die Wirkung der Sonne infolge der daraus entstehenden chemischen oder andern Veränderungen von Bedeutung ist. Auch kann Eintränken in Wasser oder anderer Flüssigkeit wünschenswert sein, um das Entfernen der wasserlöslichen Bestandteile zu fördern,
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Beispielsweise kann eine Vorbehandlung-mit gelöster kaustischer Soda oder einer andern Alkalilösung die Entfernung von Verunreinigungen erleichtern. -
Bei der Behandlung von Pflanzenstoffen mit der vorliegenden Vorrichtung werden gewisse Vorteile dadurch erzielt, dass diese Behandlung am frischen Material vor sich geht, d. h. z.
B. unmittelbar nachdem der betreffende Baum gefällt oder die Pflanzen abgeschnitten worden sind und bevor noch irgendwelche unerwünschte Reaktionen in ihnen vor sich gehen können. Um diese Forderung erfüllen zu können, kann die Vorrichtung ortsveränderlich gemacht werden, indem man sie beispielsweise auf einem Fahrgestell unterbringt, so dass sie rasch an diejenige Stelle befördert werden kann, wo das zu verarbeitende Material sofort oder doch bald nach dem Abschneiden od. dgl. zu behandeln ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Stoffen, bestehend aus einem ungelochten Ring und einer ungelochten Arbeitswalze von beträchtlich kleinerem Durchmesser, die nach Art einer Ring-und Walzenmühle miteinander zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (1) zwischen Walzen (Arbeitswalze 2 und Stützwalze 3) und/oder auf Gegendruckrollen (12) derart nachgiebig gelagert ist, dass seine Achse sich aus der der Achse des Ringes (1) und der Achse der Arbeitswalze (2) gemeinsamen Ebene entgegen einem nachgiebigen Widerstand herausbewegen kann, so dass hiedurch die Lage des zwischen Ring (1) und Arbeitswalze (2) bestehenden zwickelförmigen Raums verändert werden kann,
wenn ein Stoff durch die durch diesen zwickelförmigen Raum gebildete Druckzone hindurchgeht.