Verfahren und 11Taschine zum Trennen in einem Gemisch enthaltenerSaterialien. Vorlie",ende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Maschine zum Treu nen in einem Gemisch enthaltener Materia lien und bezweckt insbesondere das Reinigen von Fasermaterialien, z. B. die Entfernung von Fremdkörpern, wie Blatteilchen, Stielen, Hülsen etc. aus der Baumwolle; sie kann aber auch zu andern Zwecken verwendet werden.
Um Spreu und andere Fremdkörper vom Weizen zu trennen, lässt man bekanntlich das Rohmaterial durch einen Gegenluftstrom von einer so regulierten Stärke fallen, dass die leichten LTnreinigkeiten fortgeblasen werden, die schwereren Bestandteile dagegen durch zufallen vermögen.
Die Tendenz irgend eines Teilchens, in einem fliessenden Strom suspendiert zu blei ben (im nachfolgenden mit "=Schweben" des Teilchens bezeichnet), variiert gemäss dem spezifischen Gewicht des Teilchens, seiner Grösse, Form, Oberfläche und Gewichtsvertei lung.
Das oben genannte Trennungsverfah- ren ist bedeutend minderwertiger als das nachstehend beschriebene Verfahren, beson ders in bezug auf das Trennen von Teilchen, deren Schwebevermögen nicht stark vonein ander differiert. Beim oben erwähnten Ver fahren tendieren Teilchen von wenig kleine rem Schwebevermögen dazu, sehr langsam zu sinken, relativ zu Teilen von etwas grö sserem Schwebevermögen, und es ist beinahe unmöglich, den Luftstrom mit genügender Feinheit zu regulieren, um ihre Trennung zu bewirken. Ferner erzeugt ein gewöhn licher Luftstrom Wirbel, so dass die auf irgend ein Teichen ausgeübte, pneumatische Kraft von der auf ein anderes Teilchen aus geübten Kraft ganz verschieden sein kann.
Demzufolge kann auf ein Teilchen von ge ringerem Schwebevermögen eine stärkere pneumatische Kraft einwirken, und es an eine unerwünschte Stelle blasen, während ein Teilchen von ,grösserem Schwebevermögen von einer schwächeren, pneumatischen Kraft heeinflusst werden und so ebenfalls an einem unerwünschten Ort verbleiben kann.
Es ist auch bekannt, rohe Baumwolle im (yeöffneten Zustande so über oder gegen Siebe oder Roste zu blasen, dass das nutzbare Ma terial nicht durchpassiert, sondern durch dieselben abgestützt wird, während uner wünschte Fremdkörper durchpassieren und davon getrennt bleiben. Wenn jedoch die Öffnungen der Siebe oder Röste so klein sind, dass praktisch alles nutzbare Material zu rückgehalten wird, so wird ein .grosser Teil der Fremdkörper ebenfalls zurückgehalten, und wenn die Öffnungen so weit sind, dass ein grosser Teil der Fremdkörper hindurch passiert, so lassen sie auch einen erheblichen Teil von nutzbarem Material durchpassieren.
Ferner vermehren die meistens angewandten Siebe oder Roste die Wirbelbildung des Luftstromes, und selbst wenn Fremdkörper durchpassieren, werden sie oft zurückgezogen oder geblasen und wird oft nutzbares Ma terial durch das Sieb oder den Rost zum<B>Ab-</B> fall geblasen.
Anmelderin hat gefunden, dass, wenn die von einander zu trennenden Materialien auf eine geeignete Strecke durch einen Fluidum strom, z. B. einen Luftstrom, von solcher Art gefördert werden, dass der Materialfluss in der Strömungslinie erfolgt, das heisst, dass keine unerwünschten Wirbel auftreten, wo bei ein solcher Strom im nachstehenden "Stromlinienfluss" genannt wird, Materialien reit voneinander nicht stark abweichendem Schwebevermögen erfolgreich getrennt wer den können.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfin- dung werden in einem Gemisch enthaltene Materialien durch feine Verteilung des ge nannten Gemisches und Förderung in diesem fein verteilten Zustand durch einen Strom linienfluss ohne anderweitige Abstützung ge trennt, wobei der Fluss so reguliert wird, dass Bestandteile mit grösserem Schwebevermögen nach einer Stelle ,gefördert werden, während Bestandteile mit kleinerem Schwebevermögen herabfallen oder aus dem Stromlinienfluss berausgeworfen werden, bevor sie die ge nannte Stelle erreichen.
Wenn es zum Beispiel gewünscht wird, Fremdkörper aus der rohen Baumwolle abzu scheiden, so kann die letztere in bekannter Weise einem Offner von bekannter Kon struktion zugeführt werden, welcher das Rohmaterial fein verteilt und es in einen Luftstrom von Stromlinieneharakter wirft. Das Rohmaterial muss so fein verteilt sein, dass zur Hauptsache alle Teilchen des nutz baren Materials von Teilchen des unbrauch baren Materials befreit sind.
Im Falle von Baumwolle ist es nicht praktisch, sie so fein zu verteilen, dass Fremdkörper nicht mehr an ihr anhaften, das heisst mit ihr verfilzt sind; sie muss aber genügend fein verteilt sein, um zu sichern, dass die Menge der ver filzten Fasern nicht übermässig gxoss ist, oder dass die Fremdkörper nicht dasselbe Schwebe vermögen besitzen, wie ,die reinen Fasern. Im Falle von Gemischen, welche Materialien in Pulverform enthalten, können sie in ihrem natürlichen Zustand bereits in genügend fein verteiltem Zustande sein. Die Grösse der Luftgeschwindigkeit in der Gegend, wo der Niederschlag erfolgt, wird durch Berücksich tigung der .Schwebekraft bedingt.
Wenn diese Geschwindigkeit so gering ist, dass eine Gefahr besteht, der Luftstrom könnte un beständig \werden, also seinen Stromlinien eharakter verlieren, so werden zweckmässig Mittel angewandt, um die Beständigkeit des Stromes zu vergrössern. Diese Mittel umfas sen zweelz-mässig .die Verengerung der Bahn durch eine glatte Grenzwand, wodurch die Luftgeschivindi.gkeit vergrössert wird, und eventuell durch Anordnung zusätzlicher Luftzüge.
Ein solcher Zug kann etwa durch eine öffnung in der Verengungswand eintre ten und kann geleitet werden, indem der Ein lass so geformt ist, dass er sich dem Haupt strom sanft anschliesst. Der Stromlinienstrom kann ferner durch Einschaltung von Tragflügeln oder ähnlichen Konstruktionsteilen in :seine Bahn beeinflusst werden. Dem Stromlinienfluss kann durch in sei ner Bahn angeordnete Leitorgane ein ge krümmter Weg vorgeschrieben werden.
Eine solche Kurvenbahn erleichtert die Ent fernung von Teilen mit geringer Schwebe fähigkeit, indem für diese Teile nebst der natürlichen Tendenz der Ausscheidung unter der Wirkung der Schwerkraft noch jene der Ausschleuderung durch die Zentrifugalkraft vorhanden ist.
Die Zeichnung veranschaulicht ein zur Entfernung von Fremdkörpern aus Baum- -%-,-olle dienendes Ausführungsbeispiel einer Maschine zur Ausführung des Verfahrens.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die Maschine*, Fig. 2 ist ein teilweiser Grundriss der selben; Fig. 3 ist eine Detailansicht des Antrie bes für die Abgabewalze; Fig. 4 zeigt Mittel zum Befestigen und Einstellen einer Ablenkp.latte; Fi.g. 5 ist eine Detailseitenansicht des An- @riebes für die Zufuhrwalze; Fib. 6 und 7 sind Detailansichten des Antriebes der Staubmantelwelle.
a (Fig. 1) bezeichnet eine Zufuhrplatte, deren konkav gewölbteg Ende a' mit der auf der Welle b4 sitzenden, durch später beschrie bene Mittel angetriebenen Zufuhrwalze b zusammenarbeitet. Die Zufuhrwalze b ist durch einen bei b= kippbar gelagerten und durch eine Feder b' hinuntergezogenen He bel b' belastet. Auf einer Welle c2 sitzt eine Öffnerwalze c von beliebiger, geeigneter Konstruktion.
Vorliegend besitzt sie am Um fang eine Schraubennut, in welche ein Draht mit vorstehender .Sägezahnung eingesetzt ist. Ein Luftstrom l wird durch später besohrie- bene Ventilatoren oder Propeller durch den obern Teil einer Absetzkammer h mit Vor derwand f, um die Aae f2, schwenkbarer Türe f', Rückwand g und Seitenwänden ge trieben. Auf dem Boden der Kammer h ruht ein durch die Türe f' wegnehmbarer Be- hälter i.
Die Absetzkammer 1z. ist so gebaut, dass die Luft nur durch die hierfür vorgesehenen Öffnungen einzutreten vermag. Die Luft wird durch die Öffnung l' in die Kammer h hineingezogen, strömt durch den Oberteil der Kammer und entweicht durch die Öffnung e. Ein die Öffnungswalze c überdeckender Dek- kel cl schliesst die Absetzkammer nach oben ab. 2 bezeichnet eine zweite Lufteintritts öffnung, die einstellbar sein kann.
Im Wege des Luftstromes ist eine Stromablenkplatte d' vorgesehen, ,deren Fläche d (Fig. 1 und 4) so gekrümmt ist, dass der Luftstrom abge lenkt und veranlasst wird, einen stärker ge krümmten Weg einzuschlagen, als er sonst tun würde. Die Ablenkplatte ist so nahe als möglich an die Öffnerwalze c herangerückt und ist durch ,die in Fig. 4 dargestellten, an den Enden der Platte angeordneten .Stützmit tel sowohl in bezug auf die Winkelstallung, als auch in bezug auf die Distanz von der Öffnerwalze c einstellbar.
Beim Betrieb wird der rasch umlaufen den Öffnerwalze c durch die Zufuhrwalze eine überwachte Menge rohe Baumwolle zu geführt, welche Walze die rohe Baumwolle in einen fein zerteilten Zustand öffnet und sie in den Luftstrom 1 wirft. Es ist gefun den worden, dass eine @Öffnerwalze von 23 cm Durchmesser bei 900 Touren pro Min, be friedigende Resultate ergibt.
Die Form der Öffnung l', der Unterseite a2 der Zufuhr platte und der Absetzkammer im allgemei nen ist derart, dass der Luftstrom l Strom- linienchara.kter besitzt, das heisst, dass im Hauptweg der Strömung keine Wirbel vor kommen, und ist -dafür Sorge getragen, dass das Vorhandensein von Bauteilen, welche der Strömung wirbelbildende Hindernisse ent gegenstellen würden, vermieden ist. Die fein zerteilte, rohe, aus Faserteilchen, Fremd körpern, Staub und Schmutz bestehende Baumwolle wird durch den Luftstrom über den Oberteil der Absetzkammer gefördert.
Teile von geringem Schwebevermögen, wie weniger leicht schwebender Staub und Fremdkörper, setzten sich unter Einwirkung der Schwerkraft ab.
Die Ablenkplatte d erteilt dem Luftstrom einen gekrümmten Weg, mit dem Resultat, dass eine Zentrifugalwirkung auf alle durch den Luftstrom geförderten Teilchen ausgeübt wird, und dass jene mit kleinem Schwebe vermöCen ausgeschleudert werden. In der Praxis hat die Krümmung Ader Ablenkplatte eine Grenze, da eine iibermässige Krümmung den Stromliniencharakter .der :Strömung zer stören und eine erfolgreiche Trennung auf heben würde.
Es ist nämlich nicht möglich, unter solchen Bedingungen zu arbeiten, dass der Luftstrom auf dem Punkt ist, seinen stromlinienartigen Charakter zu verlieren; 'denn die Ladung des Luftstromes mit Roh material und die Entfernung der Fremdkör per aus demselben tendieren, den Stromlinien charakter der Strömung umzustossen. Es ist daher nötig, die Krümmung des Weges des Luftstromes zu begegnen, .so dass stabile Zu stände geschaffen werden und der Strom liniencharakter der Strömung unter allen Arbeitsbedingungen aufrechterhalten wird.
Die Geschwindigkeit des Luftstromes wird so reguliert, @dass das Fasermaterial ohne Verlust durch die Öffnung e gefördert wird, aber Teilchen von geringerem Schwebever mögen als das Fasermaterial aus dem Luft strom fallen oder aus ihm hinausgeschleudert -,erden und in den Behälter i fallen. Die Stabilität des 8tromlinienflusses hängt auch in gewissem Masse von der Geschwindigkeit ab, welche daher in der Praxis über dem Minimum erhalten werden muss, das theore tisch gerade nötig ist, um 'das Arbeitsmate rial durch die Öffnung e zu fördern.
In der Praxis tendieren die schwersten Teilchen sofort auszufallen und Teilchen von grösserem Schwebevermögen werden gegen den Hinterteil der Absetzkammer mitgeführt, wie durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 angedeutet. Teilchen, deren Schwebevermö gen nur leicht schwächer ist als jenes des Arbeitsmaterials, werden ausgeworfen, kurz bevor der Luftstrom die sich verengende, zur. Öffnung e führende Stelle erreicht. Die Ma schine tendiert daher, das ausgeworfene Ma terial zu sortieren und kann das Sammeln der Fremdkörper nach verschiedenen Graden durch im Sammelbehälter i angeordnete Scheidewände erleichtert werden.
Der durch die Öffnung 2 eintretende Hilfsluftstrom unterstützt die Aufrechterhaltung des Strom liniencharakters des Luftstromes bei seinen späteren Stufen, wo er tendiert, durch das Herausschleudern der Fremdkörper gestört zu werden.
Es kann der Fall sein, dass zur Aufrecht erhaltung der Stabilität des .Stromlinienflus- s es die Geschwindigkeit der Strömung und die Krümmung ihrer Bahn derart sein müs sen, dass eine gewisse Menge von Fremd material mitgerissen und nicht in .der Ab setzkammer abgesetzt wird, weil dessen Schwebefähigkeit zu nahe an jener des Nutz materials liegt. In diesem Fall kann dieses Fremdmaterial oder ein grosser Teil desselben durch eine nachfolgende Operation entweder in derselben oder in einer andern Maschine, in welcher die Strömungsgeschwindigkeit und die Laufkrümmung auf kritischeren Bedin gungen eingestellt sind, getrennt werden.
Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, dass die Teilchen von geringerer Schwebefähig keit schon entfernt worden sind und da diese Teilchen den grösseren Teil des Fremdmate rials bilden, kommt bei der zweiten Opera tion vergleichsweise wenig Fremdmaterial zum Ausfallen oder Herausgeworfenwerden aus dem Luftstrom und ist daher die Ten denz einer Störung des Stromliniencharak- ters der Strömung geringer.
In der Absetzkammer, z. B. bei dx, ent stehen gewisse Wirbel; solange jedoch diese Wirbel nicht in der Hauptbahn der Strömung liegen, sind sie unschädlich und können so g o ar vorteilhaft sein, indem sie die Stabilität des Stromliniencharakters des Hauptstromes aufrecht zu erhalten tendieren.
Nachdem die Trennung in der Absetz- kammer vollendet ist, verlässt das Nutzmate rial die Absetzkammer bei e und kommt un ter die Wirkung eines aus dem Raum j kom menden Luftstromes 3. Dieser bewirkt Wir belbildung und hilft dazu, die Zähne der Öffnerwalze c von an ihnen haftenden Teil chen zu reinigen und dadurch ein Verstop- fen der Offnerwalze zu verhindern.
m ist ein durchbrochener, auf der Welle in, sitzender Staubmantel, welcher von ge wöhnlichem Typ sein kann, aber mit höherer Geschwindigkeit als üblich rotiert. Vorzugs weise wird ein Hochgeschwindigkeitsmantel mit 80 Touren per Min., wie er als in der Schweizer Patentschrift Nr. 140973 beschrie bener "Shirley"-Maiitel bekannt ist, ange wendet. Das Innere des Staubmantels wird durch Ventilatoren oder Propeller n. durch Seitenzüge ia' oder auf andere Weise, wie bekannt, abgesaugt.
Diese Ventilatoren oder Propeller erzeugen den Hauptluftstrom durch die Absetzkammer, welcher hierauf durch die Löcher im Umfang des Staubmantels zieht und ,den grösseren Teil des zurückbleibenden Staubes oder Schmutzes mitreisst. Ein ein stellbarer Schieber in' begrenzt die Saug fläche des Staubmantels in auf einen Teil des Umfanges, welcher sich von einer Stelle nahe am Austritt des Luftstromes aus der Absetzkammer bis auf kurze Distanz vom Abgeber erstreckt.
Nahe am Austritt aus der Absetzka.mmer und hart an der Öffnerwalze c ist ein Ab streicher o mit Abstreichkante o' angeordnet, welche das Material auf den von einem Dek- kel na= überdeckten Staubmantel leitet.
Der Abgeber besitzt eine polierte Platte <I>r,</I> welche hart am Mantel 7n und in einem kleinen Winkel zum Umfang an einer über- (leckten Stelle derselben befestigt ist. Eine rotierende Abgabewalze t, unterstützt die<B>Ab-</B> <U>gabe</U> des gereinigten Materials an den am Boden geschlossenen und mit einer Klapp türe s' versehenen Sammelkasten s. Ein Teil der Luft strömt längs dem Kanal 4 zwischen der Wand s' des Sammelkastens und .dem Staubmantel in hindurch und daher von der Unterseite der Aussenseite des Umfanges des Mantels über den überdeckten, .der Platte vorangehenden Teil.
Dieser Teil der Luft dient dazu, das Material auf die Abgabe platte zu heben, längs welcher es durch nach folgende Abgabemengen bestossen wird, bis es unier die Wirkung der Walze t kommt.
Das Auslassrohr p der Ventilatoren oder Propeller ist mit einem einstellbaren Schie- ber q zur Regulierung des Luftstromes ver sehen.
Es ist einleuchtend, dass nach dem Aus tritt des Luftstromes aus der Absetzkammer derselbe keinen Stromliniencharakter mehr haben muss.
Nachstehend soll noch .die Antriebsvor richtung der Maschine beschrieben werden. Von einem Motor A (Fig. 2) aus wird durch zwei Riemen A' die Welle e2 der in Lagern c' gelagerten Offnerwalze c angetrie ben. Ein Riemen A2 treibt die Welle n\, auf welcher die Propeller n befestigt sind. Von der Welle c\ aus wird durch einen Riemen B eine in Lagern gelagerte Welle B' und von dieser durch Räder B\, B' (Fig. 2, 6 und 7) die Welle B3 des .Staubmantels in angetrie ben.
Das Rad B3 hat eine genutete Nabe B' (Fig. 3), welche durch einen gekreuzten Rie men B' die auf der Welle der Walze t be festigte Scheibe t' antreibt. Auf der Welle B' sitzt eine Schnecke C, welche ein auf der Seitenwelle C2 befestigtes Schneckenrad C' antreibt.
Auf der Welle C sitzt in der Dreh richtung fest, aber axial verschiebbar eine Kupplungshälfte C3, welche in eine lose ge lagerte Kupplungshälfte C4 einzugreifen ver mag. Letztere bildet mit einer Schnecke C', welche in ein auf der Welle b4 der Zufuhr walze b sitzendes Schneckenrad C' eingreift, ein Stück.
Eine gegen einen aufgestifteten Ring C$ wirkende Feder C' ist bestrebt, die Kupplungshälfte C3 mit ,der Kupplungshälfte C4 in Eingriff zu bringen, um die Welle der Zufuhrwalze b anzutreiben. Zum Entkup- peln der Kupplungshälften C3, C4 ist ein um Zapfen C' schwenkbarer Hebel vorgesehen.
Wenn dieser Hebel in die horizontale Stel lung (siehe, ausgezogene Linien Fig. 5) ge bracht wird, so ist die Feder C' zusammen gepresst und sind die Kupplungshälften C3, C' entkuppelt, die Schnecke<B>C</B> somit abge stellt. Wenn jedoch der Hebel C9 in die strichpunktierte Stellung (Fig. 5) gedreht wird, so werden die Kupplungshälften C", C' gekuppelt und wird die Zufuhrwalze b an getrieben. Letztere kann somit augenblick lich angelassen und gestoppt werden.
Die Baumwolle ist nach einem Durchgang durch die oben beschriebene Maschine reiner, als wenn sie durch die ganze Folge der Öff- nungs- und Reinigungsmaschinen eines ge wöhnlichen Windraumes passiert wäre. Durch geeignete Einstellungen der Geschwin digkeit des Luftstromes und der Krümmung des Verlaufes des Stromlinienflusses in auf einanderfolgenden Operationen kann jeder gewünschte Grad der Reinigung erreicht werden.