AT401580B - Vorrichtung zum bestimmen von eigenschaften eines verdichtbaren materials - Google Patents

Description

AT 401 580 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften eines verdichtbaren Materials, in der das Material kontinuierlich durch eine Meßzone mit im wesentlichen konstantem, einstellbaren Gegendruck hindurchgefördert und vorzugsweise anschließend entspannt wird, mit einem in einer Transportleitung angeordneten, vorzugsweise regelbaren, Förderorgan, insbesondere einer Schnecke, wobei in Transportrichtung nach dem Förderorgan eine Stauzone vorgesehen ist, in der zur Erzielung eines zumindest in wesentlichen konstanten Druck- und Durchsatzverhältnisses ein beweglicher Querschnittsverenger vorgesehen ist, dessen Lage staudruckabhängig ist bzw. mit dem in der Meßzone ein bestimmter Druck eingestellt werden kann, wobei der Querschnittsverenger als eine auf die Transportleitung aufgesetzte, federnd ausweichende Stauscheibe ausgebildet ist, deren Ausweichwiderstand vorzugsweise verstellbar ist.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen u.a. den Nachteil eines ungleichmäßigen Druckaufbaus in der Meßzone auf; insbesondere tritt Materialverdichtung bis zum Steckenbleiben des Förderorgan auf. Bei Versuchen, die Meßzone kürzer zu machen, sind starke Druckschwankungen aufgetreten, wobei zeitweilig der an sich angestrebte Druckwert bis auf Null abfiel und daher auch dabei keine verläßlichen Meßergebnisse erzielbar sind.

Zur Erzielung verläßlicher Meßwerte ist erforderlich, in der Meßzone, insbesondere im Abfühlbereich der zu bestimmenden Parameter, gleichbleibende Verhältnisse bezüglich des durch die Meßzone geförderten Materials zu schaffen, also im wesentlichen isotrope Verhältnisse.

Die DE-OSen 33 29 135 (HOWAG) und 27 42 868 (HAUNI) betreffen Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen von Eigenschaften eines verdichtbaren Materials, wobei das Material kontinuierlich durch eine Meßzone mit im wesentlichen konstantem, einstellbaren Gegendruck hindurchgefördert und anschließend entspannt wird. Die letztgenannte DE-OS zeigt dabei eine nach einer Förderschnecke angeordnete, mit Stegen versehene Stauzone, bei der staudruckabhängige Querschnittsverenger vorgesehen sind, mit denen in der Meßzone ein bestimmter Druck eingestellt werden kann. Das Förderorgan durchsetzt dabei teilweise die Stauzone. Die Querschnittsverenger sind als federnd ausweichende Staukörper, deren Ausweichwiderstand verstellbar ist, ausgebildet, wobei aus Fig. 1 ersichtlich ist, daß bei der Nullstellung des Staukörpers (des Doms) ein Spalt verbleibt.

Die US-PS 3 841 465 (MILLER) zeigt eine Schneckenfördereinrichtung mit einer Stauzone und eine drehbar angetriebenen Staukörper, der mit Fortsätzen versehen ist und bei dem ein bestimmter Druck eingestellt werden kann, betrifft aber eine Aufgabevorrichtung für Brennmaterial in Zusammenhang mit einem Verbrennungsreaktor, vorzugsweise einem Wirbelschichtofen. Die bekannte Vorrichtung hat den Zweck, daß in Reaktorbetrieb das zugeführte Brennmaterial so hoch verdichtet wird, daß ein gasdichter Materialpfropfen gebildet wird, der das Rückschlägen heißer Verbrennungsgase verhindert, also eine Abdichtung zwischen Atmosphäre und Reaktorinnenraum bildet, während bei abgeschalteter Speisung Teile der Vorrichtung diese Rolle übernehmen. Die bekannte Vorrichtung ist ein Reihenextruder mit einer zwischen den beiden Extrudern liegenden Fall- bzw. Expansionskammer. Im ersten Extruder wird das Brennmaterial zu eine festen Pfropfen verdichtet, der in die Fallkammer extrudiert wird und nach rückwärts abdichtet. Der Pfropfen wird gegen den Gegendruck des Fräskopfes einer Entnahmefräse extrudiert, der den Pfropfen dabei zerkleinert, so daß das wieder vereinzelte Material durch die Fall- bzw. Expansionskammer zum Einlaß des zweiten Extruders fällt, der dann direkt in den Reaktor fördert. Bei Unterbrechung der Brennstoffzufuhr dient der Fräskopf als Abdichtelement für die Extrusionsöffnung des ersten Extruders.

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor alle dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe ein in sich starrer, in Axialrichtung der Transportleitung ausweichender Bauteil ist, der vorzugsweise in bekannter Weise drehbar angetrieben, insbesondere mit dem Förderorgan gekoppelt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vor allem dazu bestimmt, Messungen an Stoffen durchzuführen, die im Bypass zu einem Hauptstrom dieser Stoffe durch die Meßzone gefördert werden. Insbesondere geht es dabei um Mischungen mit Faserstoffen, wie z.B. Zellstoff und Holzstoffe, Wasser und/oder Behandlungschemikalien.

Eine bevorzugte Anwendungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messung des Weißgrads bzw. des Chemikalien(Bleichmittel)restgehalts einer Pulpe parallel zum Bleichturn bei der Zellstoff- bzw. Holzschliffherstellung.

Die an der Meßzone erfaßten Parameter werden in üblicher Weise zur Prozeßsteuerung verarbeitet, insbesondere dienen sie zur Einstellung der Verweilzeiten, Temperaturen, Chemikalienzugabeart bzw. -menge.

Vorzugsweise wird das durch die Meßvorrichtung hindurchgeförderte Material wieder mit dem Materialbereich des Hauptstroms vereinigt, aus dem die vorangegangene Entnahme erfolgt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Nullstellung der Stauscheibe zwischen der Transportleitung und der Stauscheibe in bekannter Weise ein Spalt vorgesehen, 2

AT 401 580 B so daß eine gewisse Materialmenge frei aus der Transportleitung austreten kann.

Die Stauscheibe ist vorzugsweise drehbar angetrieben, insbesondere mit dem Förderorgan gekoppelt. Es ist möglich, die Stauscheibe unabhängig vom Förderorgan zu drehen.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an der Stauscheibe in bekannter Weise Fortsätze, insbesondere Rippen, zur Materialforderung vorgesehen sind. Dann kann besonders vorteilhaft die Stauzone nicht vom Förderorgan durchsetzt sein.

Durchsetzt das Förderorgan die Stauzone, ist es vor allem so ausgebildet, daß es dort eine vergleichsmäßig geringe Förderenergie auf das Material aufbringt: insbesondere kann es dort als Schnecke mit geringer Ganghöhe ausgebildet sein.

Es ist selbstverständlich, daß nicht nur über die Stauscheibe der Druckaufbau in der Meßzone geregelt werden kann, sondern auch über die vom Förderorgan geförderte Materialmenge.

In der Stauzone bzw. auch vor deren Beginn können in der Förderleitung Leiteinrichtungen wie Stege zur Erzielung eines axialen Materialtransports in der Stauzone vorgesehen sein. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Förderorgan ein Schneckenförderer ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Oberteils eines Bleichturms mit aufgesetzter Probenahmevorrichtung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht aus Fig. 1 entlang der Linie ll-ll.

Die Fig.3 und 4 zeigen in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab im Schnitt zwei verschiedene Varianten von in einer Transportleitung der Probenahmevorrichtung angeordneten Querschnittsverengern.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß auf einen Bleichturm 1 eine Probenahmevorrichtung 2 aufgesetzt ist, die über eine zentrale Öffnung 3 am Turmkopf in das Innere des Turms 1 hineinragt.

Der Bleichturm wird z.B. mit mit Bleichchemikalien versetztem Holzschliff über eine Beschickungsöffnung 4 beschickt; dabei wird insbesondere das Material in den Turm 1 eingeblasen.

Das Material wird in den Turm 1 so eingebracht, daß es vom Förderorgan der Probenahmevorrichtung 2 erfaßt werden kann. Man erkennt aus Fig. 1, daß dieses Förderorgan eine Förderschnecke 5 ist, die in einem rohrförmigen Gehäuse 6 drehbar gelagert ist.

Im in den Bleichturm 1 ragenden Abschnitt der Probenahmevorrichtung 2, insbesondere in deren an den Endabschnitt anschließenden Bereich 7, ist das Gehäuse 6 offen, insbesondere ausgeschnitten, so daß in den Bleichturm 1 eingebrachtes Material (Pfeil 8) mit der Förderschnecke 5 in Kontakt gebracht und bei deren Drehung im Gehäuse 6 nach oben gefördert und dabei verdichtet wird.

Zum Antrieb der Förderschnecke 5 ist an dem dem Endabschnitt 7 gegenüberliegenden Ende der Probenahmevorrichtung 2 ein Regelmotor 9 vorgesehen.

Im Gehäuse 6 schließt sich in Förderrichtung des Materials an eine erste Zone, die Förder- und Verdichtzone 10, eine zweite Zone, die sogenannte Stau- oder Meßzone 11 an, in der die Förderschnecke 5 keine Schraubengänge mehr aufweist, sondern als glatte Welle bis zum Antriebsmotor 9 weiterverläuft.

In der Stauzone 11 werden die am Material zu bestimmenden Parameter gemessen, insbesondere bei einem Bleichturm der Weißgrad des Stoffes sowie der Restgehalt an Bleichchemikalien. Zu diesem Zweck erkennt man in Fig. 2 drei Meßstutzen 12,13,14, die radial von außen die Meßzonenwand durchsetzen und z.B. als Halterung für Abfühlelemente (z.B. Druckfühldosen) dienen können.

In Förderrichtung weist anschließend die Meß- bzw. Stauzone 11 des Gehäuses 6 einen erweiterten Bereich 15 auf, in dem das in diesem Bereich geförderte Material entspannt wird und über einen Fallschacht 16, der gleichzeitig als Aufsetzfundament der Probenahmevorrichtung 2 ausgebildet ist, in den Bleichturm 1 zurückfällt.

Aus Fig. 2 erkennt man, daß im Fallschacht 16 ein insbesondere zu öffnendes Fenster 17 angeordnet ist, das z.B. zur Beobachtung des fallenden Materials, zur Probeentnahme oder zur Inspektion bzw. Reinigung des Fallschachtes 16 dient.

Die in Fig. 1 im Inneren des erweiterten Bereiches 15 des Gehäuses 6 der Probenahmevorrichtung 2 untergebrachten Bauteile sind aus Fig. 3 zu erkennen. Man sieht, daß in der Stauzone 11 keine Schraubengänge 18 mehr vorhanden sind, die Förderschnecke geht als glatte Welle 19 in Richtung Antriebsmotor 9 weiter.

Am Übergang von der Stauzone 11 zum erweiterten Bereich 15 des Gehäuses 6 ist eine ringförmige Stauscheibe 20 als Querschnittsverenger an der Welle 19 angeordnet. Diese Stauscheibe 20 bildet in Förderrichtung des Materials den Abschluß der Stauzone 11 und schließt diese bis auf einen Ringspalt 21 ab.

Die Stauscheibe 20 ist mit einer Hülse 22 verschweißt, die verschiebaber nicht verdrehbar auf der Welle 10 gelagert ist. Hiezu ist ein Keil 23 vorgesehen. Die Einheit Stauscheibe 20, Hülse 22 stützt sich über eine 3

Claims (1)

1. ΑΤ 401 580 Β Schraubenfeder 24 an einem Klemmring 25 ab, der fest auf der Welle 19 sitzt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß anstelle einer Einzelfeder auch über den Wellenumfang symmetrisch verteilte bolzengeführte (26) Federn 27 vorgesehen sein können. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Federverspannung verstellbar. Aus Fig. 3 erkennt man weiterhin, daß der wellenseitige Rand 28 der ringförmigen Stauscheibe 20 ein sehr geringes Spiel gegenüber der Welle 19 aufweist. Das in die Stauzone 11 geförderte Material wird auf Grund des Materialnachschubs durch die Stauzone 11 hindurchgefördert und staut sich an der Stauscheibe 20 an, wodurch in der Stauzone ein bestimmter Druck aufgebaut wird, bei dessen überschreiten die Stauscheibe 20 auf der Welle 19 von der Stauzone 11 weg gegen die Kraft der Federn 24 bzw. 26/27 weggedrückt wird, so daß sich der Spalt 21 vergrößert und Material druckabhängig in den erweiterten Bereich 15 des Gehäuses 6 austreten und in den Fallschacht 16 fallen kann. Beim Durchtreten durch den Ringspalt 21 wird der Druck im Material aufgehoben. In der Stauzone 11 werden somit infolge des staudruckabhängigen Ausweichens der Stauscheibe 20 mindestens im wesentlichen konstante Druck- und Durchsatzverhältnisse geschaffen. Selbstverständlich können gegebenenfalls trotzdem auftretende Druckschwankungen auch über die Regelung des Antriebsmotors 9 kompensiert werden; auch ist die Staudruckentwicklung in der Stauzone eine Funktion der Motordrehzahl; so kann z.B. bei niedrigerer Motordrehzahl und deswegen kleinerem Ringspalt 21 oder aber bei höherer Motordrehzahl und deswegen größerem Ringspalt, also niedrigerem oder höherem Durchsatz bei jeweils im wesentlichen konstantem Staudruck gefahren werden. In Fig. 4 ist zum Unterschied von Fig. 3 eine Stauscheibe 29 dargestellt, die nicht wie die Stauscheibe 20 mit der Welle 19 umläuft, sondern im erweiterten Bereich 15 des Gehäuses 6 lediglich axial verschiebbar gehalten ist. Die Stauscheibe 29 ist mit einem Ring 30 verschweißt, an dem an dessen Umfang Bolzen 31 befestigt sind, die den erweiterten Bereich 15 gegen die Förderrichtung axial durchsetzen und dann an der Außenseite des Gehäuses 6 verlaufen. Die Bolzen 31 sind mit Gewinden versehen. Zwischen der Außenwand des erweiterten Bereiches 15 des Gehäuses 6 und auf die Bolzen 31 aufsteckbaren Ankerplatten 32 sind Schraubenfedern 33 angeordnet, deren Verspannung über Schraubenmuttern 34 verstellbar ist, die die Ankerplatten 32 halten. In üblicher Weise werden die Schraubenmuttern 34 zur Fixierung gekontert. Die Funktion der ringförmigen Stauscheibe 29 ist bis auf ihre Unverdrehbarkeit gegenüber dem Gehäuse 6 die gleiche wie die der Stauscheibe 20; aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß in der Ruhestellung der Stauscheibe 29 kein Ringspalt zum Gehäuse 6 vorhanden ist. In den Fig. 3 und 4 ist die Meßebene jeweils mit 37 bezeichnet. Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt. So z.B. kann einedrehbare Stauscheibe auch unabhängig vom Förderorgan, und insbesondere regelbar, angetrieben sein. Weiterhin kann die Stauscheibe 20 nach Fig. 3 an ihrer zur Stauzone 11 gerichteten Stirnseite mit Rippen versehen sein, die in der Stauzone gefördertes Material infolge der Drehung der Stauscheibe 20 radial nach außen, d.h. zum und durch den Spalt 21 fördern. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stauscheibe unabhängig vom Förderorgan angetrieben ist. Dies ergibt eine weitere Einstell- bzw. Regelmöglichkeit für den Staudruck in der Stauzone. Weiterhin ist eine Anordnung denkbar, bei der das Förderorgan die Stauzone nicht durchsetzt. Auch kann, wie in den Figuren 1-4 gezeigt, das Förderorgan zwar die Stauzone durchsetzen, dort aber so ausgebildet sein, daß das Förderorgan auch dort eine gewisse Förderenergie entwickelt. z.B. kann eine Förderschnecke auch in der Stauzone mit Schraubengängen geringer Ganghöhe versehen sein. Endlich kann es insbesondere bei Schneckenförderung und Materialien, die dabei zopfförmig gefördert werden, günstig sein, in der Stau- bzw. Meßzone Leiteinbauten, z.B. sich von der Gehäusewand nach innen erstreckende, axial verlaufende Stege, vorzusehen. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften eines verdichtbaren Materials, in der das Material kontinuierlich durch eine Meßzone mit im wesentlichen konstantem, einstellbarem Gegendruck hindurchgefördert und vorzugsweise anschließend entspannt wird, mit einem in einer Transportleitung angeordneten, vorzugsweise regelbaren, Förderorgan, insbesondere einer Schnecke, wobei in Transportrichtung nach dem Förderorgan eine Stauzone vorgesehen ist, in der zur Erzielung eines zumindest im wesentlichen konstanten Druck- und Durchsatzverhältnisses ein beweglicher Querschnittsverenger vorgesehen ist, dessen Lage staudruckabhängig ist bzw. mit dem in der Meßzone ein bestimmter Druck eingestellt werden kann, wobei der Querschnittsverenger als eine auf die Transportleitung aufgesetzte, federnd ausweichende Stauscheibe ausgebildet ist, deren Ausweichwiderstand vorzugswei- 4 AT 401 580 B se verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (20,29) ein in sich starrer, in Axialrichtung der Transportleitung (6) ausweichender Bauteil ist, der vorzugsweise in bekannter Weise drehbar angetrieben, insbesondere mit dem Förderorgan (5) gekoppelt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nullstellung der Stauscheibe (20,29) zwischen der Transportleitung (6) und der Stauscheibe (20,29) in bekannter Weise ein Spalt (21) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stauscheibe (20,29) in bekannter Weise Fortsätze, insbesondere Rippen, zur Materialförderung vorgesehen sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (5) die Stauzone (11) durchsetzt und dort zum Aufbringen einer vergleichsweise geringen Förderenergie auf das Material, insbesondere als Schnecke mit geringer Ganghöhe ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stauzone (11) in bekannter Weise Leiteinrichtungen, z.B. Stege, zur Erzielung eines axialen Materialtransports vorgesehen sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5