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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschliessen von Teilchen in die Form von Fasern und/oder
Faserbündeln, bei welchem die Teilchen einem Wirbelstrom unterworfen werden. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Pulpe- und Papierindustrie strebt laufend bessere Pulpefasern bei gleichzeitiger Kostensenkung an. Es gab viele industrielle Neuerungen, die Verbesserungen in dieser Richtung erbrachten. Mit jeder Neuerung verblieben jedoch in manchen Anwendungsgebieten weiterhin Probleme. Beispielsweise erstanden in den letzten
Jahren neue Planungen von unter Druck stehenden, sich schnell drehenden Scheibenmühlen, welche praktische
Verwendung fanden. Die praktische Anwendung solcher neuer Planungen erbrachte ein Mindestmass an
Ausrüstung sowie Zeit und Arbeit, die für die Zerkleinerung des Rohmaterials zur erwünschten Faserform erforderlich sind.
Während jedoch die Technik in dieser Richtung durch verschiedene vorgeschlagene
Anordnungen und Verfahren wesentlich fortschritt, verblieben weiterhin Probleme hinsichtlich der Zerkleinerung bestimmter Rohmaterialien zur Einzelfaserform sowie einer Form, in der das üblicherweise anhaftende Lignin und die nicht faserhaltigen Teilchen völlig abgelöst und zerkleinert sind, wie es für den Gebrauch bestimmter
Endprodukte erwünscht ist. Abgesehen davon, konnte in den gängigen Pulpe-Aufschlussverfahren die
Notwendigkeit von Verbesserungen gezeigt werden. Die Aufgabe bestand darin, soweit wie möglich und gefordert den Aufschluss zu vervollkommnen und gleichzeitig die Zeit, die Ausrüstung sowie die für ein solches Ziel erforderlichen Materialien herabzusetzen.
Beispielsweise betrifft die deutsche Auslegeschrift 1806662 eine Vorrichtung zur Behandlung von Pulpe unter Verwendung von Ejektoren, wobei die Pulpe im unteren Teil eines Aufschlussbehälters aus diesem abgezogen, von einer mit Hochdruck durch die Ejektoren geleiteten Verdünnungsflüssigkeit beaufschlagt und auf diese Weise aufgeschlossen wieder in den unteren Teil desselben Behälters rückgeführt wird. Ein weiteres Aufschliessen erfolgt durch einen dem Aufschlussbehälter nachgeschalteten Ejektor.
Weiters betrifft die deutsche Offenlegungsschrift 2053419 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufschliessen von Fasern und/oder Faserbündeln, wobei diese einem Wirbelstrom unterworfen werden.
Alle bisher bekannten Verfahren sind jedoch mit mancherlei Nachteilen behaftet, deren Behebung nunmehr angestrebt wurde.
Es ist demnach ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufschluss zellulosehaltigen Materials zu erbringen, die wirtschaftlich, wirksam und zufriedenstellend im Betrieb sind sowie eine breite Anwendungsmöglichkeit besitzen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist eine neue und verbesserte Zyklon-Aufschlussvorrichtung zu schaffen, die einen einzigen Aufschlussprozess erlaubt.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Umwandeln eines Rohmaterials mit faserhaltigem Inhalt in einzelne Fasern, die verhältnismässig frei von überziehenden oder anhaftenden Materialien sind, zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Aufschlussvorrichtung für Fasermaterialien zu erbringen, bei dem jedes an den Fasern anhaftende oder sie überziehende Material rasch und wirksam gelöst und/oder zerstört wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Zerkleinerungsvorrichtung für Pulpe zu erbringen, die sich durch einen stufenweisen Aufschlussabschnitt auszeichnet, der Einrichtungen zur Bildung eines wirbelstromartigen Flusses von Pulpematerial, unter der Einwirkung einer aufschliessenden oder kochenden Flüssigkeit in einer Weise, die das Material wechselnden Drucken unterwirft, einschliesst.
Zur Erreichung dieser Ziele wird gemäss der Erfindung so verfahren, dass die Wirbelstrombehandlung der Teilchen mittels einer Aufschlussflüssigkeit und in einer Reihe aufeinanderfolgender Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe die Teilchen in die tangential einströmende und einen Wirbelstrom bildende Aufschlussflüssigkeit eingebracht werden und der Wirbelstrom die Teilchen aufnimmt und mitführt, um ein wiederholtes Trennen des Faseranteiles der Teilchen unter wechselnder Einwirkung der Aufschlussflüssigkeit herbeizuführen, und dass die aufgeschlossenen Teilchen zusammen mit der Aufschlussflüssigkeit aufeinanderfolgend mindestens einem weiteren Wirbelstrom in der zweiten Stufe ausgesetzt werden, wobei nach und nach die Faseranteile voneinander getrennt und diese einer wechselnden Einwirkung der Aufschlussflüssigkeit unterworfen werden,
so dass durch diese beiden Verfahrensstufen ein Faserendprodukt hergestellt wird, in dem die Fasern im wesentlichen einzeln aufgeschlossen sind, worauf gegebenenfalls anschliessend an diese beiden Verfahrensstufen die Fasern in ein flüssiges Bad eingebracht werden, während über dem Bad ein Druck aufrechterhalten wird, der im wesentlichen dem entspricht, unter dem die beiden ersten Stufen durchgeführt werden, wobei die Fasern durch dieses Bad geführt werden, um verbleibende Feststoffteile und anhaftendes Material aufzuschliessen, und die Fasern schliesslich durch ein Dampfmilieu oberhalb dieses Bades geführt werden, um die Fasern vor ihrem Austritt aus dem unter Druck stehenden Milieu zu kochen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens, die eine Kammer aufweist, in der eine Wirbelströmung eines Aufschlussmediums auf die Teilchen einwirkt, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein tangential in die Kammer einmündendes Rohr für das getrennte Zuführen der vorzugsweise unter Druck stehenden Aufschlussflüssigkeit vorgesehen ist, um die so eingebrachte Aufschlussflüssigkeit innerhalb der Kammer
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in einem Wirbelstrom zu führen, dass eine zentrale Zuführung für die insbesondere von einem
Doppelscheibenrefiner kommenden Teilchen, gegebenenfalls zusammen mit anhaftender Flüssigkeit, in diese
Kammer vorgesehen ist, und dass der Kammer mindestens eine weitere Kammer in Reihe nachgeschaltet ist,
die durch Leitungen miteinander verbunden sind und je einen tangentialen Eintritt für die die Teilchen suspendiert enthaltende, vorzugsweise unter Druck stehende Aufschlussflüssigkeit aufweisen, um die Faseranteile zusammen mit der Aufschlussflüssigkeit in der sich in den Kammern einstellenden Wirbelströmung weiter voneinander zu trennen.
Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man eine sich schnell drehende
Scheibenmühle, die Rohholz oder derartiges faserhaltiges Material zu Fasern oder Faserbündeln zerkleinert. Es werden eine Vielzahl von Kammern verwendet, in denen der Faserinhalt, wie er aus der Scheibenmühle ausgetragen wird, fortgesetzt einem Wirbelstrom, unter der Einwirkung eines Aufschlussmittels, wie einer kochenden Flüssigkeit, unterworfen wird. Die Erfindung sorgt in dieser Weise dafür, dass Lignin und andere nicht faserhaltige Materialien, die den Fasern anhaften und üblicherweise trachten, diese zu überziehen und ihnen anzuhängen, im wesentlichen gelöst und/oder zerteilt werden.
Die erhaltenen Fasern sind nicht nur auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellte Einzelfasern, sondern auch derart beschaffen, dass sie die Herstellung von
Papiererzeugnissen von hoher Güte, die insbesondere auch ein verbessertes braunes Packpapier einschliessen, erleichtern.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Behandlung und Umwandlung von Rohmaterial zur
Verwendung für Papierprodukte und wird unter besonderer Bezugnahme darauf im folgenden näher erläutert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird durch das Vorliegen eines Druckmilieus ausgezeichnet, in das das
Rohmaterial anfänglich in einer schnell drehenden Scheibenmühle zu Fasern und Faserbündeln zerkleinert wird und anschliessend sofort einem Aufschlussprozess unterworfen wird, in dessen Verlauf die aus der
Zerkleinerungsvorrichtung austretenden Materialien einem abgestuften Wirbelstrom unterworfen werden. Im
Verlauf dieser wirbelstromartigen Bewegung werden die Fasern ausgebreitet, getrennt und fortlaufend und in steigendem Masse mit aufschliessender oder kochender Flüssigkeit in Berührung gebracht. Das eigentliche Ergebnis besteht darin, dass die überziehenden und anhaftenden Materialien, die üblicherweise dem Fasermaterial anhaften, so weit wie möglich in Lösung gebracht werden.
Einrichtungen sind vorgesehen, um das die Fasern begleitende anorganische Material zu zerkleinern, und um den Aufschlussvorgang, vor dem Austragen der so aufgeschlossenen Fasern, abzuschliessen.
Die anfallenden Fasern befinden sich in einem Zustand, der für die weitere Verarbeitung äusserst vorteilhaft ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Vorrichtung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Hand von Beispielen näher erläutert, und es werden daraus weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlich.
In den Zeichnungen bedeuten : Fig. l eine schematische Gesamtanordnung der Teile einer erfindungsgemässen Vorrichtung, deren Teile im allgemeinen schematisch dargestellt sind, Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht eines Teiles der Vorrichtung der Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 und die Fig. 5 und 6 Ansichten von weiteren Abänderungen der Erfindung.
Gleiche Teile sind in den verschiedenen Darstellungen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Anordnung und der Anwendung dieser Erfindung werden Schnitzel rohen Holzes, beispielsweise grüner nordamerikanischer Schwarzfichte von 40 bis 50% Wassergehalt, zuerst in einen Vorimprägnator--10-- eingebracht. Diese Einheit kann eine derartige sein, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 3, 471, 364 dargestellt wird. Hier werden jedoch nur solche Einzelheiten gezeigt, die zum Verständnis der Grundzüge in der Anwendung der Erfindung erforderlich sind. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, stellt der Vorimprägnator--10-- einen Kessel dar, in dem eine rohrförmige Kammer--11--ausgebildet ist, die von einem Zulauf--12--an ihrem Oberteil an einem Ende zu einem Austritt--13--an ihrem Unterteil beim gegenüberliegenden Ende führt.
Drehbar in der Kammer --11-- angeordnet und von einem Ende zum andern sich erstreckend, befindet sich die Förderschnecke --14--. Vom Kessel-10-aufwärts stehend ist ein senkrechtes Beschickungsrohr - -15-- vorgesehen, wobei dessen tieferes Ende dicht den Eintritt --12-- einsäumt. Unmittelbar unter dem Eintritt--12--befindet sich, wie schon bemerkt, das eine Ende der Schnecke--14--.
Es ist ersichtlich, dass die Rohholzschnitzelbeschickung in das Rohr --15-- eingetragen und dort belassen werden kann, um daraus eine senkrechte Säule, die sich von der Schnecke --14-- und dem Eintritt - 12-aufwärts erstreckt, zu bilden. Geeignete Vorrichtungen sind vorgesehen, um die Schnecke --14-- zu drehen, wodurch die Schnecke die Schnitzel vom Boden der Schnitzelsäule abnimmt und zum Austritt-13- weiterbewegt. Die Schnitzel treten unter der Einwirkung der Schwerkraft und der Druckwirkung des fortgesetzten Stromes an Schnitzeln, die von der Schnecke geliefert werden, aus diesem Austritt.
Mit der Kammer--11--verbunden und ihrem Austritt benachbart, befindet sich das Zuflussende der Dampfleitung - -16--. Der Dampfstrom wird so geführt, dass er sich durch und gegen den Schnitzelstrom bewegt, um über den Eintritt--12--und die Schnitzelsäule in dem Rohr--15--auszutreten. Dieser Dampf bewirkt, dass die Luft aus den Schnitzeln vertrieben wird und die Temperatur der Schnitzel erhöht wird. Die auf diese Weise
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erhitzten und behandelten, sonst aber in ihrer ursprünglichen Rohform vorliegenden Schnitzel, gelangen durch den Austritt--13--und über eine verbindende Leitung zum Eintritt--17--eines Drehventils--18--.
Das Ventil--18--ist vorzugsweise von ähnlicher Beschaffenheit wie das in der USA-Patentschrift
Nr. 3, 273, 785 dargestellte. Ein derartiges Ventil ist vorgesehen, um einen ersten Druckabschluss der erfindungsgemässen Vorrichtung zu bilden. Es führt die Schnitzel, die aus dem Vorimprägnatoraustritt --13-- kommen, zu einem Eintritt--20--, der sich am Oberteil eines waagrecht gelagerten Aufschlusskessels--21-- öffnet, während im Eintritt-20-Druckabdichtung gesichert ist.
Wie schematisch dargestellt ist, umfasst das Ventil-18-ein Gehäuse-22-. In geeigneter Weise angetrieben (im dargestellten Fall im Uhrzeigersinn), befindet sich im Gehäuse--22--ein Rotor--23--.
Von der Aussenfläche dieses Rotors öffnet sich eine Reihe auf dem Umfang in gleicher Entfernung angebrachter Hohlräume--24--. Sobald der Rotor angetrieben wird, befindet sich jeder Hohlraum --24-- nacheinander in einer Linie mit dem Ventileintritt--17--, um darin eine Schnitzelbeschickung zu empfangen und hernach dieselbe an der Öffnung des Gehäuses-22--, die durch einen Ventilaustritt --25-- gebildet wird, auszutragen.
Wie hier vorgesehen, wird der Inhalt eines jeden Hohlraumes beim Verlassen des Eintrittes--17--, durch
Einblasen von Dampf vom Austrittsende einer Dampfleitung--26--, die in einer Öffnung des Gehäuses --22-- eingebaut ist, unter Druck gesetzt. Sobald sich jeder Hohlraum gegenüber dem Ventilaustritt zu öffnen beginnt, wird die darin befindliche Beschickung einem ersten spülenden Dampfstrom ausgesetzt, der von einer Leitung --27-- angeliefert wird, wobei deren Austrittsende ebenfalls in die Wand des Gehäuses-22- eingebaut ist.
Leitungen --28-- sind üblicherweise an der abliegenden Seite des Auslasses-25- vorgesehen, um einen weiteren spülenden Dampfstrom oder ein anderes Medium zu erzeugen, das durch die Wand eines jeden Hohlraumes geführt wird, um ein wirkungsvolles Entleeren von deren Inhalten zum Eintritt --20-- des Aufschlusskessels-21-zu gestatten. Das Spülen der Hohlräume erleichtert somit ein völliges
Entleeren von deren Inhalten zum Druckteil des Aufschlusskessels-2l-, indem in jedem Hohlraum ein unter
Druck stehender Anteil an heissem Dampf verbleibt. Dieser Dampf wird aus dem Gehäuse --22-- über eine Abzugsleitung--29--heraustreten gelassen, mit der jeder Hohlraum vor seiner neuerlichen Verbindung mit dem Ventileintritt--17--, geschaltet wird.
Sobald jeder Hohlraum--24--neuerlich den Eintritt--17-- erreicht, erhält er eine neue Schnitzelbeschickung, die in der schon beschriebenen Weise zum Ventilaustritt --25-- rückbefördert wird.
Der Aufschlusskessel--21--ist waagrecht gelagert und in der Form eines Zylinders, der einem Kocher ähnelt und der innen eine rohrförmige Kammer--30--umschliesst, dargestellt. Eine Welle--31--ist drehbar in der Länge der ganzen Kammer gelagert. Diese Welle, die von einem Motor betrieben wird, ist mit Schaufeln versehen, um eine Schneckentransportereinheit--32--zu bilden. Sobald sich die Welle dreht, nimmt die Schneckeneinheit die Schnitzeln, die vom Eintritt --20-- kommen, auf und befördert sie entlang der Kammer--30--zu einer entfernt gelegenen Austragsstelle, die durch einen Austritt--33--am Unterteil des Kessels gebildet wird.
Wie schematisch dargestellt ist, wird eine Leitung--34--mit dem Kessel--21-- verbunden, um beim Öffnen Dampf in das Innere der Kammer--30--einzulassen und innen einen Druck aufzubauen, wobei der Druck etwa 10, 5 kg/cm2 und die Temperatur etwa 1860C beträgt. Der Dampf in Kammer--30--wird gegen den Schnitzelstrom geleitet, wobei in dessen Verlauf die bewegten Schnitzel, durch Erhitzen auf die Temperatur der Vorrichtung ohne Bildung bedeutender Mengen freien Wassers, durchgearbeitet werden. Die Temperatur, Druckhöhe und Dampfbeschaffenheit werden derart gewählt, dass sie ein Erweichen des Lignins und anderer bindender Bestandteile zwischen den Fasern der bewegten Schnitzel verursachen.
Aufschliessende Chemikalien von flüssiger Beschaffenheit können ebenfalls in Kammer--30-- eingespritzt werden, was aber dadurch begrenzt wird, dass die Bildung freier Flüssigkeit, die mit den durchgearbeiteten Schnitzeln mitgenommen werden würde, zu vermeiden ist. Dementsprechend muss, falls das durcharbeitende Mittel in den Aufschlusskessel--21--in einem gasförmigen oder flüssigem Zustand eingetragen wird, darauf geachtet werden, dass jeder Überschuss oder jede freie, an den Schnitzeln bei ihrer Förderung durch den Austritt --33-- haftende Flüssigkeit vermieden wird. Vom Austritt --33-- werden die Schnitzel zum unmittelbaren Eintritt in den Zufuhrschacht--35--eines sich schnell drehenden DoppelscheibenreSners--36--veranlasst.
Dieser stellt ebenfalls eine Druckeinheit dar, wobei sein Innenteil sich in freier Verbindung mit dem Innenteil des Kessels--21--befindet und somit unter gleichem Druck steht.
Ein Paar von Zerkleinerungsscheiben-Einheiten-37 und 38-sind im Gehäuse --39-- des Doppelscheibenvefiners--36--enthalten. Die Scheiben sind so angeordnet, dass ihre Arbeitsflächen unmittelbar gegenüberstehen sowie dicht nebeneinander liegen. Geeignete Antriebsmittel sind angeschlossen, um die Scheiben gegenläufig bei hoher Geschwindigkeit zu drehen. Herrschen solche Bedingungen, bewegen sich die Schnitzel durch den Zufuhrschacht--35--und durch die Öffnungen um die Mitte der Scheibeneinheiten --37-- zu einem Zwischenraum zwischen den Mittelteilen der Einheiten des Doppelscheibenrefiners.
Der Bau der vorgesehenen Scheibeneinheiten erfolgt in ihren Mittelteilen in bekannter Weise derart, dass bei gegenseitiger
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Bewegung der Scheiben die Schnitzel zwischen den Arbeitsflächen radial auswärts bewegt werden. Bei diesem Vorgang werden die Rohschnitzel rasch und unter milden Bedingungen zu einzelnen Fasern und Faserbündeln zerkleinert, die zwischen den Scheibeneinheiten an deren Umfang austreten.
Bei der Zerkleinerung der Schnitzel zur Faser- und Faserbündelform wird in der Zerkleinerungszone des sich schnell drehenden Doppelscheibenrefiners --36-- durch das Milieu jede getrennte Faser, die aus dem Raum zwischen den Arbeitsflächen der Scheiben austritt, in breiiges Lignin eingeschlossen. Natürlich werden
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Zerkleinerungsvorrichtung mit dem Eintritt--41--auf der Oberseite eher senkrecht ausgerichteten Misch- und Aufschlusskammer --42-- verbindet, austreten.
Die Kammer --42-- wird von einem hohlen Mantel senkrecht von ihrem Eintritt --41-- am Oberteil bis zu ihrem Austritt --43-- an ihrem Unterteil umfasst. Während die Kammer --42-- in ihrem Querschnitt einheitlich kreisförmig ist, umschliesst sie drei unterschiedliche Abschnitte, die von der Spitze bis zum Boden durch die Nummern-44, 45 und 46-bezeichnet sind. Der obere Teil-44-hat üblicherweise kegelförmige Gestalt, weitet sich vom Eintritt --41-- abwärts, um schliesslich in das obere Ende des Zwischenteiles --45-- überzugehen, der eine gleichmässige zylindrische Form und eine beträchtliche Höhe im Vergleich zur Höhe der beiden andern Abschnitte--44 oder 46--besitzt.
Selbstverständlich ist der Durchmesser des gleichmässig zylindrischen Teiles derselbe wie der des breitesten Durchmessers der Abschnitte - 44 oder 46--, in die er übergeht. Der Teil--46--hat eine Gestalt, die im allgemeinen gleich ist mit der des Teiles--44--, aber in der Form umgekehrt, wobei seine abgestumpfte Spitze an tiefster Stelle zu liegen
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Inneres in tangentialer Richtung zu seiner Wand zu leiten. Mit dem tangentialen Eintritt--47--ist ein Austragsende eines Rohres--48--verbunden, das ein Regelventil --49-- einschliesst.
Das Rohr-48--ist mit einer Zufuhr für Koch-oder Aufschlussflüssigkeit verbunden und dient zur Zuleitung derselben in einer durch eine Regeleinrichtung --50-- bestimmten Menge, wobei die Regeleinrichtung mit dem Flüssigkeitsspiegel in Berührung ist und auf eine Druckänderung der Flüssigkeit in bezug auf einen vorgegebenen Spiegel anspricht. Im allgemeinen ist es erforderlich, dass der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer --42-- am Oberteil des Kammerteiles-45-aufrechterhalten wird und die Regeleinrichtung --50-- die Arbeit des Ventils - -49-- in einer herkömmlichen Weise steuert, um sicherzustellen, dass diese Bedingungen vorliegen.
Ebenso ist ein Paar radialer Flügel als Rippen --51-- vorgesehen, die in einer üblicherweise gleichen Ebene angeordnet sind, die mit der Kammerwand im Bauteil --46-- verbunden, eingebaut sind. Aus den Fig. 2 und 3 der
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anderer Gase, die aus den Holzschnitzeln frei werden, ermöglicht, ohne Gefahr zu laufen, seine Inhalte andern als den der Vorrichtung angelegten Druckbedingungen auszusetzen.
Die Misch-oder Aufschlusskammer-42--arbeitet wie folgt : sie erhält durch den Eintritt--41--die zerkleinerte Schnitzelbeschickung aus den Zerkleinerergehäuse--39--. Eine völlige Entleerung zur Kammer --42-- wird durch das Einspritzen von Sprühwasser in das Zerkleinerergehäuse-39-durch Leitungen, die schematisch bei --110-- gezeigt sind, erreicht. Dieses Wasser wirkt auf die Fasern und Faserbündel, die zwischen den Scheibeneinheiten--37 und 38--austreten, ein und leitet die Fasern abwärts zum Schacht - 40--. Wie schon bemerkt, werden die anfallenden Fasern, sowohl in der Einzel- als auch in der Bündelform, in breiiges Lignin eingeschlossen.
Beim Eintritt in den oberen Teil--44--der Kammer--42--erlaubt die sich kegelig erweiternde Form der Kammer--42--, dass die Fasern und Faserbündel sich zu einem Sprühregen ausbreiten, wenn sie auf den Flüssigkeitsspiegel auftreffen, der im oberen Bereich des Kammerabschnittes - -45-- aufrechterhalten wird. Bei diesem Auftreffen wird das Ventil--53--der Abflussleitung, das mit dem oberen Teil-44-in Verbindung ist, so gesteuert, dass es für einen abgemessenen Gas- und Dampfstrom sorgt. Durch eine derartige bedachtsame Durchführung wird hier selbst die kleinste Anhäufung von Luft in den Materialien vermieden, wenn sie durch den durcharbeitenden und aufschliessenden Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung geschickt werden.
Wie schon bemerkt, wird bei der Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens ein fortgesetzter Strom an siedender und aufschliessender Flüssigkeit durch das Rohr --48-- geschickt, um tangential zur Wand des Kammerteiles-45-durch einen tangentialen Eintritt --47-- einzutreten. Unter diesen Umständen wird die eintretende Flüssigkeit gezwungen, sich in einem wirbelstromartigen Pfad zu bewegen, um dadurch innerhalb des Kammerteiles--45-ein wirbelartiges Strömungsbild zu erzeugen.
Durch dieses wirbelstromartige Strömungsbild der eintretenden, kochenden Flüssigkeit, die ständig zugeführt wird, um
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den beschriebenen Spiegel aufrechtzuerhalten, wird im Verein mit dem Bau der Misch- oder Aufschlusskammer --42-, ein Profil des oberen Spiegels der wirbelnden Flüssigkeit geschaffen, das eine mittlere Vertiefung mit kegelig zusammenlaufender Form besitzt. Mit einer derartigen Anordnung werden die in Lignin eingebetteten Fasern und Faserbündel, sobald sie den Spiegel der wirbelnden Flüssigkeit erreichen, unter der Einwirkung der Schwerkraft vom Flüssigkeitsprofil aufgenommen, dadurch mitgenommen und veranlasst, im herrschenden Wirbelstrom zu fliessen.
Da die siedende Flüssigkeit weiter tangential eintritt und der Wirbelstrom weiter aufrechterhalten wird, werden die Fasern unverzüglich trennenden Kräften unterworfen. Das Strömungsbild verursacht ein augenblickliches und fortgesetztes Durchtränken der Faseroberflächen, in dessen Verlauf eine fortgesetzte aufschliessende Wirkung auf die Ligninhülle ausgeübt wird. Durch die Bewegungsart der Faser im Kammerabschnitt --45-- wird die Faser, bevor die den Faserteilen anhaftende Flüssigkeit mit Lignin gesättigt wird, das dadurch wie in herkömmlichen Aufschlussverfahren gelöst wird, der ungesättigten Flüssigkeit ausgesetzt, die fähig ist, sich zu sättigen und eine zusätzliche lösende Wirkung auf die noch verbleibende Ligninhülle auszuüben.
Wie im ersten Fall gezeigt ist, werden die Rohschnitzel, wenn sie sich zum Zerkleinerergehäuse --39-- hin bewegen, vorzugsweise so behandelt, dass sie im wesentlichen frei von überschüssiger oder anhaftender Flüssigkeit bleiben. Somit ist bezüglich des Zerkleinerns und Austragens aus dem Doppelscheibenrefiner, bei Betrachtung des zuerst gegebenen Beispiels, der Feststoffgehalt des Fasermaterials, das in die Kammer--42- eintritt, beim erläuterten Beispiel von grüner nordamerikanischer Schwarzfichte, im Bereich von ungefähr 50%. Abhängig vom Rohmaterial, kann jedoch der Feststoffgehalt bis zu 30% herabsinken. Jedenfalls wird bei der
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--42-- soFeststoffgehalt von etwa 4%, austreten.
Wie vorgesehen, besteht die Aufgabe der Kammer--42--, insbesondere in ihrem mittleren Kammerteil --45--, darin, eine weitere Herabsetzung der gegenseitigen Bindung zwischen den Fasern sowie eine erhöhte gegenseitige Trennung der Fasern zu bewerkstelligen, in deren Verlauf eine wechselnde und vollkommene Berührung der Fasern mit der kochenden und aufschliessenden Flüssigkeit erreicht wird. Das verursacht nicht nur ein Durchtränken des Faserinhaltes sondern bewirkt unter den im Druckmilieu herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen ein erhöhtes Lösen des Lignins und anderer Materialien, die üblicherweise an den Fasern anhaften, sie überziehen sowie sich an ihnen zu befestigen versuchen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um ein Faserendprodukt so zu gestalten, dass es für die grösste Anwendungsbreite geeignet ist.
Bezüglich der Rippen oder Flügel die im Unterteil--46--der Kammer--42--vorgesehen sind, ist zu sagen, dass ihre Wirkungsweise darin besteht, den Wirbelstrom des Fasermaterials in dessen Bewegung von der Kammer--42--durch den Austritt--43--zu brechen. Der Grund dafür besteht darin, die Bildung eines Dampfinnenteiles in der Längsrichtung der Kammer--42--zu verhindern, der die Gefahr eines Luftmitreissens aus dem vorhergehenden Teil der Vorrichtung schaffen könnte. Falls dies nicht verhindert wird, würden sich die Eigenschaften der Fasern bei ihrem fortgesetzten Durchgang durch die Vorrichtung verschlechtern.
Somit ist innerhalb der Kammer --42-- eine Regulierung der Flüssigkeits- und Faserbewegung vorgesehen, die ein bestmögliches Aufschliessen des Faserinhaltes ermöglicht sowie sind Vorrichtungen vorgesehen, die verhindern, dass unbeabsichtigt Luft mit den Faserprodukten, die die Misch- oder Aufschlusskammer--42--verlassen, mitgerissen wird.
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--55-- schliesstzylindrischen Teil--58--und einen tieferen kegelig zusammenlaufenden Teil--59--.
Der tangentiale Eintritt --56-- öffnet sich zum oberen Ende des zylindrischen Teiles--58--, nahe bei dessen Endverschluss, der ein koaxiales Rohr umfasst, das seinen Überfliessaustritt --60-- darstellt. Ein Abflussaustritt--61--ist am tiefsten Teil oder der Spitze des Kammerteiles--59--vorgesehen.
Wie schon erwähnt, werden die Fasern, die sowohl einzeln als auch zusammengelagert aus der Kammer --42-- austreten, in einem Strom von einer Stoffdichte von etwa 4% befördert. Dieser Strom wird durch eine Leitung--55--in den oberen, gleichmässigen zylindrischen Kammerteil--58--der Kammer--57-angeliefert. Die Kammer--57--bildet im Grunde einen hydraulischen Zyklon, der dazu beiträgt, dass die suspendierten Fasern und Faserbündeln in seinem Inneren tangential geführt werden und noch einmal zu einer innigen Bewegung entlang der Kammer--57--veranlasst werden, u. zw. in einem wirbelartigen Strömungsbild.
Da sich die Geschwindigkeit der Suspension umgekehrt mit dem Radius erhöht, bedeutet dies, dass sich die Fasern bei kleinerem Strömungsdurchmesser an denen mit grösserem Strömungsdurchmesser vorbeibewegen werden. Entsprechend bilden sich Schubspannungen, die stark dazu beitragen, die Fasern voneinander zu trennen, um die Gesamtfläche der getrennten Fasern der Durchtränkung durch die Aufschlussflüssigkeit, die den Faserstrom trägt, auszusetzen. Entsprechend verursachen die auftretenden Schubkräfte im Zuge dieser Zyklonbewegung in einem ungehinderten Wirbelstrombild eine weitere und tiefgreifende Trennung der Fasern
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voneinander sowie ein fortgesetztes und weiter wechselndes Aussetzen der Fasern gegenüber den verschiedenen Teilen der anhaftenden kochenden und aufschliessenden Flüssigkeit.
Dieser Trennungsvorgang und die Aussetzung bewirkt ein weiteres Lösen und Zerkleinern des Lignins und anderer Materialiensorgen, die dazu neigen, sich an die Fasern und Fasergruppen anzuhaften.
Wie es für den Kammerbetrieb wohl bekannt ist, wie etwa hier für die hier als Kammer--57-- bezeichnete, besteht eine abwärts gerichtete Wirbelstrombewegung in den äusseren Schichten der wirbelnden Flüssigkeit, zu der hin und mit der, feste, verunreinigende Teilchen und andere nicht faserhaltige Teilchen sich bewegen und die die Fasern zum Abscheider begleiten. Dieser äussere oder Abfallteil der Strömung bewegt sich zum und durch den Austritt-61-. Gleichzeitig bewegt sich ein Gegenstrom an Flüssigkeit, der die brauchbaren Faserprodukte und anhaftende Flüssigkeiten enthält, in denen sich gelöstes Lignin und andere Materialien, von denen die Fasern befreit wurden, enthalten sind, im Abscheider abwärts bewegen. Dieser Material enthaltende Teil des Stromes tritt durch dieses überfliess- oder Materialrohr oder den Austritt-60aus.
Es ist zu beachten, dass beim Durchgang durch die Kammer --57-- eine Druckverminderung auf die
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Ende dicht mit dem tangentialen Eintritt-63-einer --63-- einer Kammer --64-- verbunden ist. Die Kammer - entspricht in Form und Betrieb der Kammer--57--. Daher wird sie nur in bezug auf ihre Sonderaufgabe und nicht auf sich wiederholenden Einzelheiten beschrieben.
Im Falle der Kammer --57-- wird deren überfliess-oder Abfallaustritt-61-durch eine Leitung --65-- zum Inneren eines Behälters, der eine Kammer--66--bildet, verlängert. Die Leitung--65-enthält ein Regulierventil-68--, das in bekannter Weise benutzt werden kann, um die Arbeit der Kammer - -57-- zu regeln. Es ist ersichtlich, dass Kammer--66--eine Vorrichtung zur Ablagerung anorganischer Abfälle liefert, die vom Material der Kammer--57--getrennt werden.
Wie weiters aus Fig. 1 der Zeichnungen ersichtlich ist, ist eine ähnliche Verbindung des Abfallaustrittes von der Kammer--64--zu einem Behälter - über ein Ventil zu Leitung --75-- vorgesehen. Geeignete Einrichtungen sind in Verbindung mit sowohl der Kammer --66-- als auch --76--, schematisch dargestellt, die für eine gemeinsame und periodische Entleerung der Kammern sorgen. Da die Einzelheiten der Entleerung nicht zum Verständnis der Erfindung nötig sind, werden sie nicht weiter beschrieben.
Während des Betriebes der Kammer --64-- und dem Materialaustritt --71-- aus ihr über die
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Wie ersichtlich, werden die Fasern und Faserbündel bei ihrem Austritt aus dem Doppelscheibenrefiner - 36-- aufeinanderfolgenden Zyklon-Aufschlussschritten unterworfen, wobei in diesen Schritten die Fasern weiterhin voneinander getrennt werden und wiederholt wechselnden Mengen anhaftender Aufschluss- oder kochender Flüssigkeit ausgesetzt werden, die sie in einem Wirbelstromfluss trägt. Wie beschrieben erfolgt in der
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--42-- inKammer --57-- als erwünschte Materialien verlassen, einen Feststoffgehalt von wenig unter 4% und werden in der Kammer--64--einem gleichen Wirbelstrom wie in der Kammer--57--unterworfen. Hief findet jedoch, wie schon zuvor bemerkt, der Arbeitsvorgang, obwohl im selben Druckmilieu, unter etwas herabgesetztem Druck statt.
Die hauptsächliche Wirkung auf die Materialien, die durch die Kammer--64-- treten, besteht darin, die Fasern noch weiter zu trennen und aufzuschliessen und das Material, das auf ihnen haften bleibt, in Lösung zu bringen. In diesem dritten Abschnitt bewirkt die Zyklon-Aufschlussarbeit das fortgesetzte Berühren und das völlige Durchtränken der Faser mit Aufschluss- und kochender Flüssigkeit im Verlauf ihrer Trennung durch Schubwirkungen, die durch den Wirbelstrom hervorgerufen werden ; ein grösstmögliches Entfernen der überziehenden und anhaftenden Materialien von den Fasern. Die ausreichend aufgeschlossenen faserhaltigen Materialien, die die Kammer --64-- verlassen, sind im wesentlichen in Einzelform und befinden sich unter dem schon erwähnten herabgesetzten Druck.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung die Tatsache benutzt, dass die Geschwindigkeit in einem hydraulischen Zyklon umgekehrt mit dem Radius steigt. Mit einer konischen Verjüngung am tieferen Ende einer jeden derartigen Vorrichtung, werden die Fasern innerhalb des Kessels veranlasst, unabhängig voneinander sich zu bewegen und verändern dadurch ständig ihre Lage in der Trägerflüssigkeit, was der kochenden Flüssigkeit den Angriff von allen Flächen erlaubt. Lignin wird dadurch rasch gelöst, ohne dass die Fasern als solche angegriffen werden. Natürlich werden im Verlaufe dieses Wirbelstromes die Fasern der Bündel voneinander getrennt, sobald der folgende, sich verstärkende Aufschluss des bindenden Lignins erfolgt.
Die Materialien, die den überfliessaustritt der Kammer --64-- verlassen, werden durch die verbindende
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letztere hat darin einen für viele Zwecke geeignete, zusammenhängende senkrechte kammerartige Einrichtung, wie eine Aufschliesseinrichtung --80--, vorgesehen.
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Im Verlauf der Zulieferung von dem Doppelscheibenrefiner--36--zu der Aufschliesseinrichtung bzw.
Kammer --80-- des Kessels --79-- werden die Fasern nicht irgendwelchen Einwirkungen unterworfen, die sie abreiben oder brechen, sondern sind eher unter Bedingungen, die ein rasches Inlösunggehen des Lignins fördern. Das hauptsächliche Ergebnis des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass der Feststoffgehalt des Stromes zur kammerartigen Einrichtung--80--in bezeichnender Weise tiefer liegt als der 4%ige Feststoffgehalt des Breies in der Kammer-42--, aber die Fasern werden im wesentlichen in Einzelform und im wesentlichen frei von überziehendem oder anhaftendem Material vorliegen. Sonst sind die Fasern, was ihre
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8 kg/cmz undMaterialstrom aus der Kammer --64-- in die Kammer --80-- tangential zu deren Wand und nahe von deren oberem Ende eintreten.
Aus diesem Grund werden sich die Fasern im oberen Bereich der Kammer--80-- zunächst wieder in einem Wirbelstrom bewegen.
Aus der schematischen Ansicht des Kessels--79--ist ersichtlich, dass hier drei Arbeitsabschnitte zu berücksichtigen sind. Im oberen Teil der Kammer --80-- wird eine Vervollständigung des Aufschlussvorganges und eine Gewinnung eines bestimmten Teiles der den Faserprodukten anhaftenden Flüssigkeit stattfinden, wobei ein Teil dieser Flüssigkeit wieder auf die Systemtemperatur von 1830C erhitzt und im Kreislauf wieder in die
Kammer nahe ihrem Oberteil rückgeführt wird, während die restliche Flüssigkeit durch das Rohr--48--in das
System zurückkehrt oder aber zur einer chemischen Regenerationsanordnung geleitet wird.
Das eigentliche Ergebnis ist die Erhöhung des Feststoffgehaltes des Stromes während seiner Abwärtsbewegung in Kammer--80--. Im nächsten tieferen Abschnitt der Kammer --80-- wird von deren Unterseite ein nach oben gerichteter Strom heissen Wassers im Kreislauf geleitet, der durch die Leitung - -100-- bei einer Temperatur von beispielsweise 1830C eintritt. Diese Gegenströmung zu dem sich abwärts bewegenden Faserbrei der Kammer --80-- wird durch die durchgehenden Fasern dringen und diese auswaschen, wobei die anfallende Schwarzlauge, sofern es sich um ein Verfahren zur Herstellung braunen Kraftpapiers handelt, aus der Kammer--80--unmittelbar unterhalb ihres Aufschlussabschnittes, nach aussen zurückgeleitet wird.
Weiters sind Förderdüsen--70--angebracht, um in den tiefsten Teil der Kammer --80-- auszutragen. Diese Düsen leiten Kaltwasser zur Kühlung und zum Ausspülen der gewaschenen Fasern und um ihr Austragen aus dem Kessel--79--, der durch eine Leitung--81--mit dem Einlass des Abtropfgefässes--82--verbunden ist, zu unterstützen. Im Abtropfgefäss --82-- wird der Faserschlamm aufgenommen und durch eine Förderschnecke --83-- in einem senkrechten und aufwärts geneigten Pfad geführt.
Die Schnecke --83-- befördert die Fasern zum Austritt--84--des Abtropfgefässes. Das Abtropfgefäss der beschriebenen Art sorgt dafür, dass wenn die Fasern durch die Schnecke --83-- aufwärts befördert werden, die anhaftende Flüssigkeit, die gelöstes Lignin und amorphe Materialien beinhaltet, durch die Schwerkraft gezwungen wird, zum und durch den tiefsten Teil des Abtropfgefässgehäuses durch einen Entwässerungsaustritt--85--zu treten.
Somit werden in Abhängigkeit von der Regelung im Kessel --79-und Abtropfgefäss--82--, die Faserprodukte, die durch den Austritt--84--des Abtropfgefässes treten, den erwünschten hohen Feststoffgehalt besitzen, ein Feststoffgehalt, bei dem die Fasern erstmals aus dem Druckmilieu der erfindungsgemässen Vorrichtung durch das dichte Drehventil --86-- eines zweiten Systems austreten. Das letzte ist in seiner Natur mit dem zuerst beschriebenen Drehventil--18--vergleichbar.
Zu den schematisch dargestellten Einzelheiten des Kessels--79-- : Wie schon bemerkt erstreckt sich Kammer --80-- senkrecht längs des Kessels-79-. Auf einer Höhe zwischen 1/4 bis 1/3 von der Spitze der Kammer--80--, ist der Kessel--79--auf seinem Umfang durch eine herkömmliche Filterhülse eingefasst, deren Austrittsleitung --88-- mit dem Eintritt einer Zentrifugalpumpe --89-- verbunden ist. Der Austrag von Pumpe --89-- wird über eine Leitung --91-- zu einem Wärmeaustauscher --90-- geleitet.
Durch den Wärmeaustauscher--90--fortführend, schliesst Leitung--91--an eine rückführende Leitung
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durch eine Leitung --96-- zu einer Austragsleitung-97-geleitet, wobei eine Zweigleitung-98gewöhnlich mit der Leitung --91-- verbunden ist und ein Regulierventil --99-- enthält.
Weiters ist, weit unterhalb der Filterhülse-93-angebracht, eine Leitung --100-- an der Kammer --80-- angeordnet, um für die Zufuhr heissen Wassers zu sorgen. Dieses heisse Wasser wird so geleitet, dass es sich in der Kammer --80-- aufwärts bewegt, in einer durchtretenden und waschenden Wirkung zu den herabkommenden Fasern.
Die zuvor beschriebenen Förderdüsen--70--sind mit dem Kessel --79--
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getrennten und aufgeschlossenen Fasern, die sich von der Überfliessdüse --71-- der Kammer --64-- zum Oberteil des Kessels--79--bewegen, so bewegen sich die Fasern in einem Brei von etwa 3% Feststoffgehalt in
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tangentialer Richtung zur Wand der Kammer--80--in einem wirbelnden, strudelartigen Strömungsbild, das sich ändert, sobald sich die Strömung in der Kammer-80-abwärts bewegt. Auf der Höhe der Filterhülse --87-- wird die Strömung der Wirkung von Pumpe--89--unterworfen, die die anhaftende Flüssigkeit vom
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Regenerierung oder weiteren Verwendung ausgetragen zu werden. Die Einstellung von Ventil--99--bestimmt, welcher Teil aus dem System rückgeführt wird.
Der Mengenanteil der Flüssigkeit, die aus dem Strom durch die Pumpe --89-- entnommen wird, wird durch den Wärmeaustauscher-90-über eine Leitung --92-- zum Oberteil der Kammer --80-- rückgeführt. Bei diesem Wiederaufheizungsschritt wird die rückgeführte Flüssigkeit an dieser Stelle auf die Systemtemperatur von etwa 1830C gebracht. Natürlich ist die Filterhülse so bemessen, dass sie den Durchgang zu Pumpe --89-- eines jeden Faserinhaltes in der Strömung verhindert, und sie kann mit geeigneten Mitteln versehen sein, um Faserablagerungen über der Filterhülse zu verhindern. Im
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den Faserelementen haften. Das Ventil --99-- ist einstellbar, um jeden erwünschten Feststoffgehalt zu erreichen.
Wenn sich die Strömung mit dem grösseren Feststoffgehalt in Kammer-80-abwärts bewegt, trifft sie auf das aufsteigende Wasser der Speisleitung-100--. Im Verlaufe dieses Gegenstromes tritt, wie schon beschrieben, das heisse Wasser durch den herabkommenden Schlamm und wäscht die Fasern und im Verlaufe alle anhaftenden unerwünschten Teilchen.
Auf seiner oberen Strömungsgrenze wird das heisse Wasser die Beschaffenheit einer dünnen Schwarzlauge haben, die aus der Filterhülse--93--unter der Wirkung der Pumpe - -95'-- austritt, um sich mit der Schwarzlauge zu mischen, die aus dem System gewonnen wurde, um durch den Leitungsabschnitt--98 und 97--auszutreten. Wie im einzelnen dargestellt, werden die Fasern dann gekühlt und mit einem fliessfähigen Feststoffgehalt aus Kammer--80--austreten gelassen, in welcher Form die Fasern dann aus dem Abtropfgefäss austreten gelassen werden.
Im Abtropfgefäss--82--erfolgt eine kontrollierte Entfernung der anhaftenden Flüssigkeiten, in einem Ausmass, das erwünscht ist, um den geforderten Endfeststoffgehalt der Fasern zum Austritt aus der erfindungsgemässen, unter Druck stehenden Vorrichtung zu erreichen.
In Zusammenfassung des erfindungsgemässen Verfahrens werden Rohfasermaterialien von holzartiger Beschaffenheit, in Schnitzel-oder anderer Form, zunächst einem Erhitzen in Kessel --10-- unterworfen und derartiges, von äusserer Feuchtigkeit verhältnismässig freies Material in seiner ursprünglichen Form durch Ventil - -18-- in ein Druckmilieu eingebracht, u. zw. innerhalb dieses Druckmilieus zuerst in eine Aufschlusseinheit, die die Ligninbindung zwischen den einzelnen Fasern schwächt. Dann werden im Druckmilieu die
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Fortsetzung des Verfahrens werden die Fasern und Faserbündel, wenn sie in ihrem breiigen Ligninüberzug aus dem Refiner --36-- austreten, einer Reihe getrennter zyklonischer Trenn-und Aufschlussschritte unterworfen.
Der endgültige Wechsel vom ursprünglichen Feststoffgehalt des Rohmaterials erfolgt erstmals im ersten Schritt des Aufschlussverfahrens, der in der Kammer--42--erfolgt. Hier wird sichergestellt, dass jeder Luftanteil, der durch den Refiner durchgetreten ist, an die Atmosphäre ausgetragen wird.
In der stufenweisen Trenn- und Aufschlussarbeit, die in den Kammern--42, 57 und 64--noch vor Kessel--79--erfolgt, werden die Fasern und Faserbündel in zeitlich versetzten Abständen einem die Fasern trennenden Wirbelstrom unterworfen, wobei die Fasern nicht nur voneinander getrennt werden, sondern auch die Flüssigkeit, die den Fasern während ihres Strömungsverlaufes anhaftet, ständig wechselt. Dies stellt sicher, dass die Flüssigkeit über den Fasern nicht mit gelöstem Lignin gesättigt ist, sondern fähig ist, einen wachsenden Anteil an Ligninhülle aus den Fasern aufzunehmen. Auf diese Weise wird eine bestmögliche Auftrennung in Einzelfasern und ein weitestmögliches Lösen des anhaftenden Materials sichergestellt.
Mit der Vervollständigung des Aufschlussschrittes im Oberteil der Kammer-80-des Kessels-79-und dem Waschen und Kühlen der Fasern beim Verlassen des erfindungsgemässen Drucksystems werden Fasern erzeugt, die, wenn notwendig, schon in jeder Weise behandelt werden können. Es ist kein anhaftendes Lignin vorhanden, oder wenn eines vorhanden ist, nicht in einem Masse, dass es unmittelbar oder indirekt die chemische Behandlung der Fasern, wo eine solche erforderlich ist, betrifft.
Wenn auch eine genaue Beschreibung des Feststoffgehaltes in verschiedenen Teilen der Vorrichtung unter Bezug auf nordamerikanische Schwarzfichte vorgenommen wurde, werden die Feststoffgehalte durch den natürlichen Wassergehalt des verwendeten Rohmaterials bestimmt sowie nach der gewählten Art einer chemischen Koch- oder Aufschlussbehandlung und dem geforderten Endprodukt.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens ist nicht nur wirkungsvoll, sondern auch äusserst rasch. Beispielsweise beträgt die Zeiterfordernis vom Eintragen des Rohmaterials in den Vorimprägnator-10-bis zum Austrag seines Faserinhaltes aus dem Druckmilieu nicht viel mehr als 10 min.
Tatsächlich wird in der bevorzugten erfindungsgemässen Durchführung das Gesamtzeiterfordernis in der Grössenordnung von 2 bis 4 min liegen. Das Zeiterfordernis zwischen dem Doppelscheibenrefmer--36--und dem Kessel --79-- kann nur 24 sec betragen. Somit bestimmt die Behandlungsdauer im Kessel-79-und im Abtropfgefäss--82-die Gesamtarbeitszeit des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die Erfindung ist bedeutsam, da sie unter milden Bedingungen eine Trennung von Rohmaterial in Einzelfasern erlaubt, zunächst durch das Lösen des Lignininhaltes durch das Vorliegen von Schubspannungen im Verlauf eines wirbelartigen Strömungsbildes. Bezeichnend für diesen Arbeitsschritt ist die Tatsache, dass die verwendete kochende oder Aufschlussflüssigkeit die Gesamtfläche jedes Faserteiles bei seiner Behandlung tränkt und sich fortgesetzt über sie hinwegbewegt. Dadurch werden von überziehendem Material in deutlicher Weise befreite Fasern hergestellt. Die Aufschlussgeschwindigkeit ist ebenfalls bezeichnend für das erfindungsgemässe Verfahren, insofern als jede zyklonische Aufschlussarbeit im Durchschnitt 8 bis 12 sec erfordert, wobei für einen ungefähren Eintrittsdruck von 0, 35 kg/cm2 in jeder zyklonischen Aufschlusseinheit gesorgt wird.
Natürlich können je nach der Verwendung, den zu zerkleinernden Materialien und dem erwünschten Endprodukt, zwei oder mehr Kammern hintereinandergeschaltet sein.
Verbesserungen der umrissenen Vorrichtung können wie folgt vorgenommen werden : Beispielsweise kann der aus Ventil --18-- ausgestossene Dampf von der Leitung--29--über eine geeignet dimensionierte Zusatzleitung geführt werden, um das in den Vorimprägnator--10--eingespritzte heisse Medium zu geben. Somit kann eine Dampfatmosphäre geschaffen werden, die durch die bewegten Schnitzel, im Vorimprägnator --10-- fliesst und durch dessen Beschickung im Rohr--15--, wodurch zuerst die Luft, die die Schnitzel begleiten kann, ausgetrieben wird.
Wie schon bemerkt, wird dies die Möglichkeit eines Vorhandenseins von Sauerstoff, der zur Herabsetzung der Eigenschaften des erhitzten Holzes neigt, auf ein Mindestmass herabsetzen.
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Lauge zum Kammerabschnitt--45--der Kammer--42--leitet. Aus den angeführten Verbesserungen ist ersichtlich, dass die Vorrichtung auf einer äusserst wirtschaftlichen Grundlage betrieben werden kann. Wo es in der Anwendung der Erfindung erwünscht ist, den Aufschluss der Teilchen zu beschleunigen, wird ein Aufschlussmittel entweder in Form einer Heisswasserbesprühung oder von Chemikalien auf die Fasern oder Faserbündel aufgebracht, bei einer Besprühung entweder an den Zerkleinerungsflächen der Scheiben im Gehäuse --39--, oder wenn sie das letztere verlassen, um in die Kammer--42--ausgetragen zu werden.
Durch derartige Einrichtungen erfolgt ein vorhergehendes Durchtränken der Fasern und Faserbündel, um das Lösen und Aufschliessen der Fasern bei ihrem Durchgang durch den Wirbelstrom des Aufschlussmittels in der Kammer --42-- einzuleiten. Die Fasern, die die Zerkleinerungsflächen der Scheiben verlassen, werden an dieser Stelle die Flüssigkeit sehr bereitwillig aufnehmen, und dies kann von einigem Vorteil unter bestimmten Bedingungen des Aufschlussverfahrens sein.
Fig. 4 der Zeichnungen zeigt eine Abänderung der erfindungsgemässen Vorrichtung, die so vorgesehen ist, dass das Abtropfgefäss--82--so verbunden ist, dass es unmittelbar die Beschickung aus Leitung--77-- aufnimmt. Unter solchen Bedingungen wird die Beschickung aus der Kammer--64--unmittelbar vom Wasser befreit oder entwässert werden, um Fasern herzustellen, die im wesentlichen frei von anhaftender Flüssigkeit sind. Wie erläutert, werden die erhaltenen Fasern dann in den Oberteil eines hohlen Kessels, der die waagrechte Kammer--103--begrenzt, geleitet.
Das Zulieferungsende der Leitung--104--ist an den Oberteil der Kammer--103--angeschlossen, um bei Systemdruck (7, 0 bis 10, 5 kg/cm2) und entsprechender Temperatur Dampf einzublasen, um eine Dampfphase zu erzeugen, die aus den aufgeschlossenen Fasern auskocht, wenn diese unter der Einwirkung der Schwerkraft durch die Kammer treten. Nahe dem Boden von Kammer--103--ist eine Leitung--105--angeschlossen, um einen Anteil Waschflüssigkeit einströmen zu lassen, so wie im Kessel --79-- vorgesehen. Diese Waschflüssigkeit wird in der Kammer aufwärts geleitet, um durch die sich abwärts bewegenden Fasern zu treten und sie zu waschen, in einer Weise und in Einrichtungen, die ähnlich zu den unter Bezug auf Kessel --79-- beschriebenen sind.
Erwünschtenfalls kann, besser als in Kammer--103--vollendet, das Waschen herkömmlicher Weise in einem gegrennten Kessel vollendet werden, der zu Kammer--103--in einer offenkundigen Weise in Reihe steht. In allen Fällen wird sich die die kochende und waschende Dampfphase innerhalb des Druckmilieus der erfindungsgemässen Vorrichtung befinden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Abänderung der erfindungsgemässen Vorrichtung, in der die Leitung--77--so angeschlossen ist, dass sie unmittelbar zu Eintritt --111-- am unteren Ende eines geneigten rohrförmigen Kochkessels --112-- austrägt. Der Kessel --112-- bildet darin einen in Längsrichtung ausgedehnten,
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den Endteilen des Kessels enden und dessen Tragkörper in seiner Länge durch ein endloses Förderband, das eine Kette --114-- umfasst, eingeschlossen wird. Die letztere fasst senkrecht hervorstehende Förderschaufeln
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--115-- ein. Die Kochereinheit-112-enthält in diesem Fall ein Bad --116-- einer Aufschlussflüssigkeit an ihrem tieferen Ende.
Diese Flüssigkeit vervollständigt die Lösung und Trennung letzter Spuren von Lignin von den Fasern, soweit ein solches vorhanden ist, oder aller andern unerwünschten Substanzen, die daran haften. Wie ersichtlich, liegt der Spiegel der aufschliessenden und durcharbeitenden Flüssigkeit, die das Bad versorgt, oberhalb des Eintrittes so dass die eintretende Beschickung aus der Kammer --64-- unmittelbar in das so
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gewährleisten. Wenn die Fasern aus dem Bad ausgetragen werden, werden sie hier einer schrittweisen Besprühung mit Wasser unterworfen, wie sie schematisch in-121 und 122-gezeigt sind. Diese Besprühungen erreichen die Freiwaschung der Fasern von restlichem, anhaftenden Material und freier Kochlauge.
Das Waschwasser, das mit freier Lauge und anhaftenden Teilen dadurch von den Fasern entfernt wird, tropft zu und durch geeignete Abzugsrinnen in die Mittelteilung zurück. Da die gewaschenen Fasern ihre Aufwärtsbewegung fortsetzen, wird die verwendete Flüssigkeit aus ihnen im Verfahren gewonnen, um ebenfalls durch geeignete Abzugsrinnen der Mittelteilung auszutreten. Sobald die Fasern das obere Ende der Kammer erreichen, werden sie herum zur Unterseite der Mittelteilung und die Unterseite der Mittelteilung herab zum Austritt --119-- befördert. An dieser Stelle treten sie durch ein Drehventil--120--, das in Art und Arbeitsweise ähnlich Ventil--86--ist, aus dem unter Druck befindlichem System.
Es ist somit ersichtlich, dass man auf einfache und wirkungsvolle Weise den erfindungsgemässen Aufschlusskreislaufprozess vor dem Verlassen des Druckmilieus vervollständigen kann. Das so vorgesehene System wird wieder in günstiger Weise aufgeschlossene, lange feste Fasern erbringen, die unmittelbar für die Endproduktsanwendung verwendet oder für die Endproduktverwendung bearbeitet werden können.
Es ist offensichtlich, dass es verschiedene Anordnungen der Elemente gibt, die auf die Kammer--64-- folgen und vor dem Austragsventil--86--vorgesehen sind, wobei ähnliche vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Wie schon für bestimmte Anwendungen bemerkt, kann die Kammer --64-- weggelassen werden, oder es können zusätzliche Kocher anschliessend in Reihe angeschlossen werden. Die Anordnung und Arbeitsweise der an dieser Stelle eingebauten Bauteile wird von den verwendeten Materialien und den erwünschten Endprodukten abhängen.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 6 der Zeichnungen erläutert. Hier wird, wie ersichtlich, der Austrag der Materialien aus der Kammer-64-, über eine Leitung - -77-- unmittelbar zum Eintritt eines rohrförmigen Kochkessels --130-- übertragen. Selbstverständlich sind
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Kessel-130 und 131-so gestaltet sind, dass sie bis auf einige kleine Abänderungen, zur Erfüllung ihres besonderen Verwendungszweckes in diesem Falle, ähnlich dem Kessel --112-- gebaut sind. Sie umschliessen jeweils Mittelteilungen wie in Kessel--112--, um die ein ununterbrochener Strömungspfad verläuft, von einem Einlass dahin zu einem Austritt davon weg.
Die Mittelteilung ist in allen Teilen mit geeigneten Abtropfvorrichtungen versehen, die ständig abgestreift werden durch die inneren Enden der das Material tragenden Schaufeln, die um die Mittelteilung in einer endlosen Kette befördert werden, wieder in einer Weise,
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--112-- in Fig. 5Mittelteilung und insbesondere ihren Abtropfflächenteilen bewegen. Im Verlaufe ihrer Bewegung am Eintritt des Kochkessels vorbei nehmen die Schaufeln, sobald sich ein Brei innerhalb der Kammer --64-- bewegt, den faserigen Inhalt des Breis mit und bewegen ihn weiter zwischen ihnen abwärts, um das untere Ende der Mittelteilung zur oberen Seite derselben und um die Spitze zu einer Austragsstelle durch einen Austritt - -136--, der sich mit dem Strömungspfad zu seinen Seiten verbindet, u. zw. unterhalb der Mittelteilung.
Einrichtungen sind in Verbindung mit Kessel --130-- vorgesehen, um darin die Systemtemperatur und den schon genannten Betriebsdruck aufrechtzuerhalten, insbesondere entsprechend zu der unmittelbar vorher befindlichen Kammer. Diese Bedingung sorgt dafür, dass Dampf den Kessel --130-- unter dem beschriebenen Druck und der Temperatur füllt, und im Verlauf des Transportes der Fasern durch die Schaufeln auf der
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