Verfahren zur Herstellung eines Faserbreies und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Herstellung eines Faserbreies. ausgehend von Lignocellulose enthaltendem Material, z. B. von Holz und holzigen Mate rialien, wie Getreidestroh, Gräsern, z. B. Bagassegräsern usw. Ferner betrifft die Er findung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Vorliegende Erfindung stellt eine Wei- terentwieklung des in den USA.-Patenten Nr. 2008892 und 2145851 beschriebenen Verfahrens sowie der dort beschriebenen Einrichtung dar. Gemäss diesen Patenten wird faseriges, Lignocellulose enthaltendes Rohmaterial mechanisch in einer Dampf atmosphäre von hohem Druck bei Tempera turen über 100 C zerfasert, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 180 und 180' C, und zwar in einer Anlage, die aus einer Zu fuhrvorrichtung, einem geschlossenen Vor wärmebehälter zur Erhitzung des Materials vor seiner Zerfaserung, einer mechanischen Zerfaserungseinrichtung und einer Entlade vorrichtung besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man das Roh material einer Behandlung mit Lignin lösende Chemikalien enthaltenden Lösungen mindestens nahezu unter Atmosphärendruck während genügend langer Zeit unterwirft.
um die genannten Chemikalien gleichmässig im Material zu verteilen, dass man die über- schüssige Lösung auf mechanische Weise aus dem Material entfernt, dass man das Material kontinuierlich einem Behälter zu führt, worin mann es unter Druck höheren Temperaturen als 100 C unterwirft, dass man das Material aus dem genannten Behäl ter unter Aufrechterhaltung des Druckes einem mechanischen Zerfaserer zuführt, dass man das Material im Zerfaserer zerfüsert und dass mann das zerfaserte Produkt konti nuierlich aus dem Zerfaserer entfernt.
Die erfindungsgemässe Einrichtung, wel che einen Behälter zur Erhitzung des Mate rials unter Druck vor der Zerfaserung, fer ner Mittel zur mechanischen Zerfaserung des erhitzten Materials sowie eine Vorrichtung zur Zuführung des zu erhitzenden Mate rials in die Erhitzungskammer und eine Vorrichtung zur Überführung desselben von der Erhitzungskammer in den Zerfasemer aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass selbsttätig wirkende Mittel vorgesehen sind,
welche mindestens eine der genannten För- dervorrichtungen derart steuern, dass das Material in der Erhitzungskammer stets eine konstante, zum voraus festsetzbare Höhe beibehält.
Der untere Teil des Aufnahmekessels kann ausserdem mit einer Vorrichtung ver sehen sein, die einen gleichmässigen Mate- rialfluss nach unten bewirkt. Die beigefügte Zeichnung stellt einige Beispiele von Einrichtungen dar, mit wel chen das erfindungsgemässe Verfahren aus geführt werden kann.
Fig. 1 ist ein Grundriss einer Anlage, um fassend eine Erhitzungskammer sowie einen Zerfaiserer samt den zugehörigen Fördervor- richtungen.
Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Anlage nach den Linien 2-2 und 3-3, wobei der Schnitt längs der Linie 3-3 im Gegenzeigersinne um 90 gedreht ist.
Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch die Einrichtung längs der Linie 4-4 der Fig. 1.
Fig. 4 ist eine senkrechte Ansicht, die eine Reguliervorrichtung zeigt, welche den Betrieb der Anläge selbsttätig reguliert.
Fig. 5, 6 und 7 zeigen Vorrichtungen zur Übertragung von Impulsen, welche ein die Höhe des Materials in einer Erhitzungs kammer kontrollierendes Organ abgibt. Dabei ist Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5.
Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine senk rechte Erhitzungskammer mit einer andern Reguliervorrichtung.
Fig. 9 und 10 sind verschiedene Ansich ten eines Abtastargans der in Fig. 8 gezeig ten Reguliervorrichtung.
Fig. 1l ist eine schematische Darstel lung einer vollständigen Anlage zur Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Wie aus diesen Zeichnungen zu ersehen ist, stimmen diese Einrichtungen in gewissen konstruktiven Elementen mit der in Fig. 1 der Zeichnungen von USA.-Patent Nr. 2008892 gezeigten Einrichtung überein. Die Kolben zufuhreinrichtung ist in der vorliegenden Einrichtung durch eine Schraubenfördervor- richtung ersetzt. In den Fig. 1, 2 und 3 ist der Erhitzungskessel 22 im Vergleich zum entsprechenden Erhitzungskessel in dem erwähnten USA.-Patent beträchtlich ver grössert. Die im USA.-Patent 2008892 beschriebene Einrichtung weist aber keine Regelungsvorrichtung mit selbsttätig wir kenden Mitteln auf.
Die Schraube 12 der Fördervorrich- tung 10 in Fig. 1 und 2 wind mittels eines Mechanismus 11 von einem Motor 11a ange trieben. Als Antriebsmotor lla wird vor zugsweise ein solcher mit einem Kommu- tätor für Geschwindigkeitsänderung verwen det. Es kann aber auch ein Motor mit gleich bleibender Geschwindigkeit vorgesehen sein, der mit der Schraube 12 durch eine verstell bare mechanische Geschwindigkeitsüber- setzungseinrichtung verbunden ist.
Zwischen der Schraubenzufuhreinrich tung 10 und dem Kessel 22 ist ein Verbin dungsrohr 21 eingefügt. Die Klappe 23 (Fig. 2) dient zur Regulierung der Ausfluss öffnung der Leitung, die durch die beiden Rohre 14 und 15 gebildet wird und dem nach zur Veränderung der Dichte des austre- tenden Gegenüber der Verbindungsstelle der Kammer 21 und der Erhitzungskammer 22 ist eine Klappe 24 vorgesehen. Diese Klappe ist auf einer Welle<I>24a</I> (Fig. 3) angebracht, welche die Bewegungen der Klappe auf einen Gegengewichtshebel 25 ausserhalb der senkrechten Erhitzungskammer überträgt.
Der mit der gammem 22 fest verbundene und auf Schienen verschiebbare Wagen 20 dient dazu, die Wärmeausdehnung der hori zontalen Kammer 21 -auszugleichen, damit die senkrechte Erhitzungskammer 22 nicht unzulässigen Druckspannungen von- aussen ausgesetzt wied.
Die Erhitzungskammer 22 ist in ihrem untern Teil mit einer-Vorrichtung 50 ver sehen (Fig. 2 und 3). Diese Vorrichtung weist eine Scheibe 51 auf, die an einer ,drehbaren, die Wand der Kammer 22 durch- dringenden Welle 52 angebracht ist und durch die miteinander verbundenen Ketten räder 53.
und 5 7 (Fig. 3) mittels eines auf den Zeichnungen nicht gezeigten Motor antriebes angetrieben wird, wobei das Ketten rad 57 von -der Schnecke 57a getrieben wird. Die Scheibe 51 =kann mit Vorsprüngen 54 versehen werden, doch sind diese in den meisten Fällen unnötig.
Der Zweck dieser Vorrichtung ist, eine Brückenbildung zwischen den schiefen Sei ten 22a und 22b (Fig. 3) im untern Teil der Kammer 22 zu verhindern, um so einen kontinuierlichen Materialfluss zur Förder- schraube 26 aufrechtzuerhalten.
Die Scheibe 51 ist an der Welle 52 in senkrechter oder nahezu senkrechter Stel lung in bezug auf letztere angebracht. Wenn die Scheibe 51 in genau senkrechter Stellung angebracht ist, bietet sie bei der Drehung im Material in der Kammer 22 den gering sten Widerstand. Wenn das Material starke Neigung zur Brückenbildung hat, ist es vor teilhaft, die Scheibe 51 schräg mit einem Winkel von beispielsweise 3 bis 8 zu der Drehachse der Welle 52 anzubringen. Der Drehwiderstand ist dann etwas grösser, doch wird das Material infolge der eigentümlichen Wirkung der schlenkernden Scheibe sehr wirksam nasch unten fortgetrieben. Wenn der Durchmesser der Kammer 22 auf 800 bis 900 mm begrenzt wird, genügt es, wenn nur eine Scheibe 51 vorhanden ist.
Wenn der Durchmesser grösser ist, ist es zweckmässiger, je nach Durchmesser zwei oder mehr derartiger Scheiben zu verwenden. Wenn zwei oder mehrere Scheiben ver wendet werden, können diese auf einzeln angetriebenen Wellen angebracht werden. Diese Wellen können mit verschiedenen Ge schwindigkeiten laufen. Bei einer solchen Anordnung wird eine sehr wirksame Ab wärtsbewegung des Materials erreicht. Durch Rühren mit gewöhnlichen Rührarmen wurde die gewünschte Wirkung nur erreicht, wenn diese Arme bis in die Nähe der Zufuhr schraube reichten. Unter solchen Bedingun gen war jedoch der Widerstand so gross, dass der Rührer nur mit grossem Kraftaufwand bewegt werden konnte.
Durch die Wirkung der langen Rührarme wurde auch das Mate rial auf dem Baden der Kammer 22 auf- und abbewegt, wodurch ein gleichmässiger Strom des Materials nach unten verunmög- licht wurde. Die Scheibe 51 kann mit sehr geringem Kraftaufwand im Material ge dreht werden. Eine Geschwindigkeit von 5 bis 20. Umdrehungen in der Minute wurde für die meisten Zwecke als genügend gefunden.
Die Schraube 26 (Fig. 2 und 3), die auf dem Boden der Kammer 22 angeordnet ist, steht mit einem Antriebsorgan 27 in Ver bindung, das durch eine Stopfbüchse 28 hin durchgeht und mittels eines Getriebes 29 und eines Motors 29a mit veränderlicher Ge schwindigkeit angetrieben werden kann. Durch Veränderung der Geschwindigkeit des Motors kann die in die mechanische Zer- faserungsvorriehtung 30 geförderte Mate rialmenge den gewünschten Bedingungen angepasst werden.
Die Kammer 22 ist durch ein Rohr 31 mit der mechanischen Zerfaserungsvorrich- tung 30 (Fig. 1 und 2) verbunden. Die Zer- faserungsvorrichtung 30 ist mit einer fest stehenden Mahlscheibe 32 (Fig. 2) versehen, die auf einem abnehmbaren Deckel 33 des Gehäuses 34 angebracht ist. Eine drehbare Mahlscheibe 35 ist auf dem von der Welle 37 angetriebenen Rotor 36 angebracht.
Das Innere des Zerfaserers 30 ist mit dem obern Teil der Kammer 22 mittels eines Dampfdruckausgleichrohres 38 ver bunden, mittels welchem der Dampfdruck auf der Aussenseite der Mahlzone gegenüber dem Dampfdruck im obern Teil der Kam mer 22 ausgeglichen wird.
Das Aus#lassrohm 39 (Fig. 1) des Zerfase- rergehäuses 34 ist mit der dampfdichten Entladeeinrichtung 40 verbunden.
Die Fördervorrichtung 10, welche eben falls dampfdicht ist, die Rohre 14 und 15, die Kammern 21 und 22, das Verbindungs rohr 31, der Zerfaserer 30 und die Entlade- einrichtung 40 bilden zusammen ein geschlossenes System, das unter Dampf druck gesetzt werden kann. Der Dampf wird vorzugsweise durch ein Dampfrohr und ein Dampfventil 21a in die Kammer 21 einge lassen. .
Im USA.-Patent Nr. 2008892 ist ange geben, dass bei ziemlich trockenem Material die Erhitzung in 20 bis 40 Sekunden vollen det werden kann, dass aber unter gewissen Bedingungen eine längere Erhitzungsdauer nötig ist. Im DRP. Nr: 668687 werden Erhitzungszeiten bis zu 10 Minuten ange geben. Im vorliegenden Fall wird gewöhnlich ein Dampfdruck von ungefähr 10 Atmosphä ren angewendet, doch kann dieser von 2 oder 3 bis 20 Atmosphären verändert werden, je nach den Bedingungen.
Die beschriebene Vorrichtung, welche insbesondere dank den weiter unten zu erläu ternden Reguliervorrichtungen eine gute An passung der einzelnen Vorgänge aneinander und und das zu erzielende Resultat gestattet, kann beispielsweise wie folgt betrieben werden: Wenn die Zerfaserungsanlage in Betrieb gesetzt wird, wird zuerst der Zufuhrmecha nismus 10 angelassen und so eingestellt, dass der Erhitzungskammer ungefähr die gewünschte Materialmenge zugeführt wird. Das Material wird durch die Kammer 21 vorwärtsgestossen und erreicht die Kam mer 22, die nach und nach mit Material gefüllt wird.
Nun wird das Dampfventil 21a geöffnet und das Innere der Zerfaseruugsanlage unter den gewünschten Dämpfdruck gesetzt, der zwischen 7 und 20 Atmosphären schwanken kann, je nach der Natur des zu behandelnden Materials und der gewünschten Behandlung.
Der Zerfaserer wird zweckmässig vor der Förderschraube 26 in Betrieb gesetzt. Wenn die Schraube 26 zur gleichen Zeit wie die Zufuhreinrichtung 10 in Gang gesetzt wird und ausserdem mit gleicher oder grösserer Förderleistung, so gelangt das Ma terial unmittelbar in den Zerfaserer, wodurch die Erhitzungsdauer auf ein Minimum redu ziert wird.
Wenn man eine längere Erhitzung durch führen will, lässt man die Schraube 26 erst laufen, wenn das Material in der Kam mer 22 eine gewisse Höhe erreicht hast, bei spielsweise bis zum untern Ende der Klappe 24, welche dann durch die Wirkung des von der Kammer 21 kommenden Mate rials nach oben gestossen wird. Die Bewe gung der Klappe 24 kann bequem an der Stellung des in Fig. 3 gezeigten Hebelarmes beobachtet werden. Die Schraube 26 kann z. B. erst 10 oder 20 Minuten oder sogar bis zu -60 Minuten oder mehr nach Beginn der Erhitzung in Betrieb gesetzt werden, je nach der Grösse der Kammer 22.
Um eine gleichmässige Erhitzungsdauer aufrechtzuerhalten, d. h., um die Kam mer 22 bis zu einer gleichbleibenden Höhe gefüllt zu erhalten, ist es nötig, der Kam mer 22 das Material in gleicher Menge zuzu führen, wie es an ihrem untern Ende durch die Förderschraube 26 weggeschafft wird. Es ist möglich, die Geschwindigkeit der Zufuhrschraube 12 so von Hand einzustellen, dass ihre Zufuhrgeschwindigkeit nahezu mit der Geschwindigkeit übereinstimmt, mit der das Material durch die Förderschraube 26 aus der Kammer 22 weggeschafft wird.
Es wurde jedoch gefunden, dass selbst kleine Schwankungen der Dichte des Materials, des Feuchtigkeitsgehaltes, des Dampfdruckes in der Zerfaserungsanlage usw. das Gleich gewicht stören können. Dies ergibt uner wünschte Änderungen der Höhe des Mate rials in der Kammer 22, welche ihrerseits Schwankungen der Erhitzungsdauer ver ursachen und daher auch die Eigenschaften des Endproduktes verändern.
Um dies zu vermeiden, ist die Zerfase- rungsanlage mit einer selbsttätig wirkenden Steuervorrichtung versehen. Die Hauptteile der in der Zeichnung dargestellten Steuer- vorrichtung sind Impulsorgane, die auf einen Zweiwegumschalter 90 (Fig. 4) wirken, ein Reguliermotor 69a und Übertragungs organe 68 -und 69,
die die Bewegungen des Reguliermotors 69a auf die Steuerorgane für die Regulierung der Geschwindigkeit des Antriebs 11 und 11a der Zuführung 10 übertragen.
Die Geschwindigkeit des Motors lla (Fig. 1) mit veränderlicher Geschwindigkeit wix'd durch Drehen der in Fig. 4 gezeigten Regulierwelle 61 geregelt, welche die Stel- lung seiner in der Zeichnung nicht darge stellten Kollektorringe verändert. Auf die Welle 61 ist eine Scheibe 62, die eine Mess- skala 63 besitzt, aufgekeilt. Die Skala kann auf die Geschwindigkeit der Förder- schraube 12 (Fig. 1) geeicht sein. Auf dem Kommutatormotorrahmen ist ein Zeiger 64 angebracht.
Hinter der Scheibe 62 ist auf der Welle 61 ein Winkelhebelsystem 65 mit zwei Armen 66 und 67 angebracht. Das Hebelsystem kann an der Scheibe 62 mit tels einer Klemmvorrichtung 60 in jeder gewünschten Stellung gesichert werden. Der waagrechte Hebel 66 ist mit einem Gegen gewicht 66a versehen, welches die Kommu tatorregulierwelle 61 im Gegenzeigersinne zu drehen versucht. Der senkreechte Hebel 67 des Hebelsystems 65 ist mittels einer Klemmvorrichtung 68c mit einer Kette 68 verbunden, die sich über das Kettenrad 69 des Reguliermotors 69a und von hier senk recht abwärts erstreckt. Die Kette 68 endigt in einer Stange 68a mit Gegengewicht. 68b, das die Kette anstreckt.
Die Stange 68a ist mit zwei senkrecht verstellbaren Anschlä gen 71 und 72 versehen, die auf den Hebel arm 73 des Grenzschalters 70 wirken. Der Motor 69a dreht sich je nach der Stellung des Grenzschalters 90 in der einen oder andern Richtung.
Auf dem äussern Teil der Welle 24a der Klappe 24 sind zwei in den Fig. 4 bis 7 gezeigte Scheiben 74 und 79 angebracht.
Die Scheibe 74 ist mit einer Nut 74a versehen. In dieser Nut ist ein Hobelarm 7 5 mittels eines Bolzens 76 zwischen Flanschen in einem solchen Abstand von der Scheiben achse befestigt, dass er, wie aus Fig. 5 ersichtlich, infolge der Schwerkraft im Punkt 76a auf der Grundfläche der Nut aufliegt.
Auf der Welle 24a und anliegend an ,die Scheibe 74 ist eine andere, gleiche Scheibe 79 (Fig. 7) angebracht, die mit einer Nut 79a versehen ist. An ihrer untern Seite ist ein Hebel 80 mittels eines Bol zens 76 an der Scheibe 79 befestigt. Der He bel 80 weist eine Verlängerung 83 auf, die mit einem Gegengewicht 82 versehen ist. Das Gegengewicht hält den Hebel in der gezeichneten Lage in bezug auf die Scheibe, wobei der Hebel im Punkt 81a auf der Grundfläche der Nut anschlägt.
Wenn die Welle 24a und infolgedessen die Scheibe 74 durch die Wirkung des der Kammer 22 zugeführten Materials auf die Klappe 24 im Gegenzeigersinne gedreht wird, bewegt sich der Hebelarm 75 in dieser Richtung mit, wobei er auf den Impuls arm 91 des Impulsschalters 90 drückt. Der Arm 91 wird normalerweise von der Fe der 95 in mittlerer Stellung 92 gehalten.
Wenn der Arm 91 in die untere, mit strich punktierten Linien gezeigte Lage 93 bewegt wird, wird der Reguliermotor 69a angelassen, und zwar bewegt er dann das Kettenrad 69 im Gegenuhrzeigersinne. Diese Bewegung dreht dann, die Regulierwelle 61 in die gleiche Richtung und vermindert die Geschwindigkeit des Motors 11a. Damit die Leistung -der Zuführungseinrichtung 10 sich nur zwischen gewissen mehr oder weniger engen Grenzen verändert.
kann sich der Re guliermotor 69a nur so lange drehen, bis der Vorsprung 72 den Hebelarm 73 des Grenzschalters 70 in eine solche Stellung bewegt, dass der den Reguliermotor 69a antreibende Strom unterbrochen wird.
Wenn die Scheibe 79 sich im Uhrzeiger sinne bewegt, was dann der Fall ist, wenn die Materialhöhe abnimmt, bewegt der He bel 80 den Kontakthebel 91 des Impuls schalters 90 gegen die obere Stellung 94.
Der Reguliermotor 69a dreht nun das Ketten rad 69 im Uhrzeigersinn, wobei dieses daher die Regulierwelle 61 des Motors 11a so dreht, da3 die Geschwindigkeit des Mo tors lla zunimmt. Die Geschwindigkeit, mit der das Material -der Zerfaserungsanlage zugeführt wird, wird dadurch erhöht, Der Reguliermotor 69a wird abgestellt, wenn der Vorsprung 71 den Hebel 73 :des Grenzschal- ters 70 erreicht.
Die auf die Welle 61 übertragenen Regu lierbewegungen können den gewünschten Ge schwindigkeiten durch Auswechslung des zwischen dem Reguliermotor 69a und der Welle, die das Kettenrad 69 trägt, einge fügten Getriebes sowie auch durch Auf oder Abwärtsbewegung der Klemmvorrich tung 68c auf dem Hebelarm 67 angepasst werden, wodurch die wirksame Länge des Hebelarmes 67 vergrössert oder verkleinert wird.
In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, Veränderungen der Materialhöhe in der Kammer 22 innerhalb weiterer Grenzen zu ermöglichen. In diesem Fall kann eine Steuereinrichtung, wie sie in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt wird, verwendet werden.
Eine senkrechte, drehbare Welle 102 (Fug. 8) geht durch das senkrechte Rohr 101 hindurch, das im Zentrum des Deckels der senkrechten Erhitzungskammer 22 ange bracht ist und von der Aussenluft mittels der Stopfbüchse 103 und der Brille 104 abgeschlossen ist. Die Welle wird von oben mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 20 Um drehungen pro Minute mittels eines Getriebe motors 105 angetrieben. Der Motor ist auf dem Gestell 106 angebracht, welches auf den Gleitschienen 107 und 107a verstellbar angeordnet ist. Die Gleitschienen ruhen auf dem Deckel der Kammer 22. Die Welle 102 ist an ihrem untern Ende mit zwei gleich artig wirkenden Organen 120 und 120a versehen.
Diese Organe, von denen eine vor teilhafte Ausführungsform später beschrie ben werden soll, sind elektrisch mit einer selbsttätigen Steuereinrichtung, ähnlich der jenigen, die für die Steuerung der Material höhe mittels der Klappe 24 in der Kam mer 22 verwendet wird, verbunden.
Wenn sich die Welle 102 dreht, übermit teln die Impulsorgane dem Regulier motor 69a Impulse, vorzugsweise mittels elektrischer Mittel. Wenn, die Materialhöhe die Höhe, auf welche das untere Organ eingestellt ist, erreicht, wird ein elektri scher Stromkreis geschlossen, was mittels einer elektrischen Lampe, sichtbar gemacht werden kann. Die Förderschraube 26 wird dadurch in Gang gesetzt. Wenn die Förderschraube 12 mit zu klei nem Fassungsvermögen im Vergleich zur Schraube 26 läuft, sinkt die Materialhöhe, und das Organ 120a unterbricht den elektri schen Stromkreis. Mittels eines Relais wird dadurch der Reguliermotor 69a in Gang gesetzt, welcher die Geschwindigkeit der Schraube 12 der Fördervorriehtung 10 etwas vergrössert.
Wenn die Höhe des Materials weiter bis zum Impulsorgan 120 zunimmt, vermindert ein zweites Relais mittels des Reguliermotors 69a (Fug. 4) die Geschwin digkeit der Schraube 12. Die Höhe des der Kammer 22 zugeführten Materials schwankt also im gewünschten Masse zwischen den Impulsorganen 120 und 120a.
Durch Verstellen der Höhe der Welle 102 ist es daher möglich, die Erhitzungsdauer des Materials vor der Überführung von der Kammer 22 in die mechanische Zerfase- rungsvorrichtung 30 zu regeln.
In den Fig. 9 und 10 sind Einzelheiten der Organe 120 und 120a gezeigt. Ein sol ches Organ weist eine Scheibe 122 auf, die mittels biegsamer Speichen 124 an einer Nabe 123 befestigt ist. Die Scheibe ist mit einer Anzahl von Vorsprüngen 125 versehen. Wenn sich das Organ, ohne in Berührung mit dem Material in -der Kammer 22 zu sein, dreht, sind die Speichen 124 in ihrer nor malen Stellung. Wenn jedoch das.
Organ in Berührung mit dem Material kommt, wird die Bewegung der Scheibe 122 etwas verzö gert, wodurch eine Biegung der Speichen 124 verursacht -wird. Wenn die Speichen sich biegen, wird. mittels des Vorsprunges 131 eine Kraft auf den Pflock 130 ausgeübt.
Der Pflock 130 besteht aus einem äussern, biegsamen Rohr und einer innern, koni schen Stange 133,. die in ihrem innern Teil mit einem elektrischen Kontakt 134 -verse hen ist.
Wenn sich .der Pflock 130 biegt; kommt der Kontakt 134 in Berührung mit dem Kon taktorgan 135, das von seiner Einstell- schraube 136 elektrisch isoliert isst. Jedes: der Kontaktorgane der Organe 120 und 120a ist -mit einem der .ausserhalb der Kammer 22 lie- gen den Schleifringe 137 und 138 (Fig. 8) mittels in den Zeichnungen nicht gezeigter isolierter elektrischer Leitungen, die in der hohlen Welle 102 untergebracht sind, ver bunden.
Die Welle 102 ist noch mit einem wei tern Schleifring 139 versehen, wodurch die Spannungsduelle mit den Kontakten 135 ver bunden ist. Der Pflock 130 und die hohle Welle 102 sind mit dampfdichten Kupplun gen miteinander verbunden, um zu verhüten, dass Dampf und Feuchtigkeit aus der Kammer 22 in den Raum, der die elektri schen Kontakte und Leitungen der Impuls organe umgibt, eintritt.
In Fig. 11 ist die gesamte Anlage darge- stellt.
Der Pfeil 142 zeigt den Zufluss des zu behandelnden Rohmaterials, das von irgend welchen Lagerbehältern herkommen kann, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Das Material wird in Pfeilrichtung dem obern Teil eines Kratzförderers 143 zuge führt. An seinem andern Ende fällt das Ma terial in den untern Teil der Zufuhrvorrich tung und wird dem Ausflussrohr 144 zuge führt, von wo es in den Behandlungsbehäl ter 146 hinunterfällt.
Wenn dieser Behälter bis zum Rohr 144 mit Material gefüllt ist, wird das überschüssige Material der Öff nung 145 der Zufuhrvorrichtung 143 zuge führt und kehrt in den Lagerbehälter zurück. Hierdurch wird erreicht, dass der Behand lungsbehälter 146 stets mit Material gefüllt ist, selbst wenn die Entladung des Behäl ters 146 ungleich ist.
Der Behandlungsbehälter 146 ist in seinem untern Teil mit einer FÖrder- schraube 151 versehen, die dem Becher werk 152 dauernd Material zuführt. Die Förderschraube 151 wird durch einen An trieb mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben, womit ihre Leistung gesteuert werden kann. Die Becher 153 sind vorzugs weise aus Stahlblech hergestellt und durch löchert, um ein Ablaufen der Behandlungs lösung zu erlauben. Der Elevator 152 ist in einem wasserdichten Gehäuse 154 einge schlossen.
Die Behandlungslösung wird dem Ma terial beispielsweise durch das mit dem Aus flussrohr 144 durch die Verbindung 150 ver bundene Rohr 149 zugefügt. Die Lösung fliesst daher über das Material, während die ses sich im Behälter 146 befindet.
Die Lösung kann im Flüsssigkeitslager- behälter 147 hergestellt und mittels der Pumpe 148 dauernd zum Ausflussrohr 144 hinaufgepumpt werden.
Das Elevatorgehäuse 154 ist auf pas sender Höhe, z. B. in ungefähr 2/3 der Höhe des Behandlungsbehälters 146, mit einer Ab flussvorrichtung 155 versehen, durch die die Behandlungsflüssigkeit durch eine Rohrlei tung 156 in den Lagerbehälter 147 zurück fliesst, versehen. Da das Lignocellulose ent haltende Material auf der Lösung schwimmt, wenigstens bevor es vollständig eingeweicht ist, ist es nötig, den Behandlungsbehälter 146 stets mit Material gut gefüllt zu halten. Der Elevator 152 gibt das Material dem För derer 157 ab, von wo es durch ein Ausfluss rohr 158 zur Entwässerungspresse 159 fliesst.
Das entwässerte Material wird durch die Entladungsöffnung 160 dem Trichterrohr 162 zugeführt, und die ausgepresste Flüssigkeit fliesst durch die Rohrleitung 161 in den Lagerbehälter 147 zurück. Das Material wird durch das Trichterrohr 162 der Zer- faserungs-anlage 163, die der in Fig. 2 gezeigten Zerfaserungsanlage . entspricht, abgegeben. Wenn n.o.ch etwas überschüssige Lösung im Material vorhanden ist, wird diese zum grössten Teil in der.
Zufulhreinrich- tung 164 ausgetrieben und kehrt. durch die Rohrleitung 165 in den Lagerbehälter 147 zurück.
Nach der Einführung des Materials in die Zerfaserungsanlage wird dasselbe, wie vorstehend beschrieben, zerfasert. Die Erhit- zungsdauer wird der Art der chemischen Behandlung und den gewünschten Ergeb nissen angepasst. Wenn z. B. Faserbrei aus Holz für die Herstellung von Wellkarton für Behälter und ähnliche Artikel herzustellen ist, werden gute Ergebnisse erzielt, wenn das Material ungefähr 2 Stunden mit einer Lösung, die 2 % Natriumhydrogyd und 0,4% Natriumsulfit enthält, imprägniert wird.
Der Chemikalienverbrauch sollte so eingestellt werden, dass er ungefähr 2 bis 5 % des Trockengewichts des Materials ent spricht. Nachher wird das Material der Erhitzungskammer und schliesslich der Zer- faserungsanlage zugeführt. Die Dauer der Erhitzung beträgt zweckmässig 10 bis 30 Mi nuten, vorzugsweise 12 bis 18 Minuten, und der Damfdruck ungefähr 9 bis 10 kg/cmê.
Durch die oben beschriebene Behandlung wird mit niedrigerem Chemikalienverbrauch ein Faserbrei mit besseren Eigenschaften erhalten, als wenn die Behandlungslösung während des Erhitzens zugefügt wird.
Bei der Behandlung von schwach ver holztem Material, wie z. B. von Getreide stroh, andern einjährigen Pflanzen, von Sten geln von gewöhnlichem Zuckerrohr oder von chinesischem Bagassezuckerrohr, Schilfrohr, Bambus usw., kann die Erhitzungsdauer vor der Zerfaserung sehr klein sein, im Falle von Getreidestroh beispielsweise nur 1 bis 3 Minuten. In dieser Weise wurde Weizen stroh bei einer vorausgehenden Einwei- ehungszeit von 2 Stunden mit einer 1 %igen Natriumhydroxydlösung der Zerfaserungs- anlage zugeführt, wo es während ungefähr 1 bis 3 Minuten der Hitze ausgesetzt wurde, bevor es zerfasert wurde.
Der in dieser Weise hergestellte Brei war ebenso gut und gleich mässiger wie ein Brei, der durch eine Erhit zung von 10 bis 15 Minuten Dauer während der Mischung des Strohes mit der Natrium- hydrogydlösung im Vorwärmer einer Zerfa- serungsanlage erhalten würde. Die Roe'sche Chlorzahl, ein Mass für die Bleichbarkeit, lag zwischen 3 und 4, der Brei liess sich leicht bleichen und hatte sehr gute Eigenschaften in bezug auf die Papiererzeugung. Aus sol chem Strohbrei hergestelltes Papier ist sehr stark und zäh.
Es kann eine Reisslänge zwi schen 8000 und 9000 Metern und ein Mullen test (Berstdruckbestimmung) von 120 erzielt werden. Die beiden letzteren Werte sind ein in der Papierindustrie gebräuch liches Mass für die Festigkeit.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wund lediglich die Zufuhrvorrichtung 10 zur Er hitzungskammer 22 automatisch in Abhän gigkeit von der Höhe des Materials in der Kammer gesteuert. In ähnlicher Weise kann man natürlich auch die Fördervorrichtung 26, welche das Material von der Kammer 22 in den Zerfaserer 30 fördert, oder beide För- dervorrichtungen gleichzeitig von der Mate rialhöhe in, der Kammer 22 abhängig machen. Beispiel: Späne von Nadelholz werden mit einer Lösung von Natriumhydroxyd von 1 bis 3 oder mehr, je nach dem gewünschten Grad der Auflösung, imprägniert.
Die Späne wer den in einem offenen Behälter während 1 bis 8 Stunden, vorzugsweise 1 oder 2 Stunden, bei einer Temperatur von 20 bis 30 C ein geweicht. Wenn höhere Temperaturen, z. B. 60 bis 80 C, angewendet werden, ist die Im prägnierung in weniger als . einer Stunde beendet. Die Imprägnierung kann auch kon tinuierlich durchgeführt werden. Die Späne können hierauf der beschriebenen Vorrich tung zugeführt werden, wo sie einer Tempe ratur von ungefähr 170 bis 180 C während einer Zeitspanne, die von 10 bis 30 Minuten schwankt, ausgesetzt --erden, bevor sie mechanisch bei hohen Temperaturen, zer fasert werden.
Bevor die Späne der Erhitzungskammer zugeführt werden, lässt man zuerst den Überschuss der Lauge ablaufen, worauf in einer Schrauben- oder Kolbenpresse ein wei terer Anteil an Lauge .entfernt wird. Der Feuchtigkeitsgehalt -der Holzspäne wird auf diese Weise von 65 bis<B>85%</B> auf 40 bis 60 oder weniger, berechnet auf das Gesamtnass- gewicht der Späne, herabgesetzt.
Einevergleichsweise lange Einweichungs- zeit hat den Vorteil gleichmässiger Vertei lung der Chemikalien in dem Lignocellulose enthaltenden Material und in dem ursprüng lich- darin enthaltenen Wasser. Zugleich wird eine milde Lösewirkung auf die Ligninsub- stanzen erreicht. Durch geeignete Wahl der Konzentration der den Spänen zugefügten Lösungen und durch Anpassung des Ent- wässerungsgrades nach dem Einweichen ist es möglich, die im Verhältnis zum Trocken gewicht des Holzes zugeführte Chemikalien menge scharf zu überwachen.
Dadurch kann die Einwirkung der Chemikalien auf das Holz genau kontrolliert werden. Sehr gute Resultate wurden durch Verwendung einer 2 % igen Lösung von Natriumhydroxyd erhalten, die in solcher Menge zugefügt wurde, dass der Gesamtverbrauch an Natrium- hydrogyd 3 % des ursprünglichen Trocken gewichts des Holzes entsprach. Für gewisse Zwecke ist es vorteilhaft, der Lösung 10 bis 25% Natriumsulfit, berechnet auf die ver wendete Natriumhydroxydmenge, zuzufügen.
Process for producing a pulp and device for carrying out this process. The present invention relates to a method for producing a pulp. starting from material containing lignocellulose, e.g. B. of wood and woody Mate rials such as cereal straw, grasses, z. B. Bagasse grasses, etc. The invention also relates to a device for performing this method.
The present invention represents a further development of the method described in the USA. Patents No. 2008892 and 2145851 and the device described there. According to these patents, fibrous, lignocellulose-containing raw material is mechanically in a steam atmosphere of high pressure at temperatures above 100 C shredded, preferably at temperatures between 180 and 180 'C, in a system that consists of a supply device, a closed pre-heating container for heating the material before its defibering, a mechanical defibering device and a discharge device.
The method according to the invention is now characterized in that the raw material is subjected to a treatment with solutions containing lignin-dissolving chemicals at least almost under atmospheric pressure for a sufficiently long time.
in order to distribute the chemicals mentioned evenly in the material, to remove the excess solution from the material mechanically, to continuously feed the material into a container in which it is subjected to temperatures higher than 100 ° C under pressure, to that Material from said container is fed to a mechanical shredder while maintaining the pressure, so that the material is shredded in the shredder and that the shredded product is continuously removed from the shredder.
The device according to the invention, wel che a container for heating the mate rials under pressure before the defibering, fer ner means for mechanical defibering of the heated material and a device for feeding the material to be heated into the heating chamber and a device for transferring it from the heating chamber in the shredder is characterized in that automatically acting means are provided,
which control at least one of the aforementioned conveying devices in such a way that the material in the heating chamber always maintains a constant height that can be set in advance.
The lower part of the receiving vessel can also be provided with a device that causes a uniform flow of material downwards. The accompanying drawing shows some examples of devices with which the method according to the invention can be carried out.
1 is a plan view of a system, including a heating chamber and a Zerfaiserer together with the associated conveying devices.
FIG. 2 is a vertical section through the system shown in FIG. 1 along lines 2-2 and 3-3, the section being rotated 90 in the counterclockwise direction along line 3-3.
3 is a vertical section through the device taken along line 4-4 of FIG.
Fig. 4 is a vertical view showing a regulator which automatically regulates the operation of the equipment.
5, 6 and 7 show devices for the transmission of pulses which an organ which controls the height of the material in a heating chamber emits. FIG. 6 is a section along the line 6-6 in FIG. 5.
Fig. 8 is a section through a vertical right heating chamber with another regulating device.
9 and 10 are different views of a scanning device of the regulating device shown in FIG.
Fig. 1l is a schematic presen- tation of a complete system for implementing the method according to the invention.
As can be seen from these drawings, these devices correspond in certain structural elements to the device shown in FIG. 1 of the drawings of U.S. Patent No. 2008892. In the present device, the piston feed device is replaced by a screw conveyor device. In FIGS. 1, 2 and 3, the heating vessel 22 is considerably enlarged compared to the corresponding heating vessel in the aforementioned US patent. The device described in the USA patent 2008892 but has no control device with automatically we kenden means.
The screw 12 of the conveyor device 10 in FIGS. 1 and 2 is driven by a mechanism 11 from a motor 11a. The drive motor 11a is preferably one with a commutator for speed change. However, a motor with a constant speed can also be provided, which is connected to the screw 12 by an adjustable mechanical speed transmission device.
Between the screw feed device 10 and the boiler 22, a connec tion pipe 21 is inserted. The flap 23 (FIG. 2) is used to regulate the outflow opening of the line, which is formed by the two tubes 14 and 15 and which is used to change the density of the exit opposite the connection point of the chamber 21 and the heating chamber 22 Flap 24 is provided. This flap is mounted on a shaft <I> 24a </I> (FIG. 3), which transmits the movements of the flap to a counterweight lever 25 outside the vertical heating chamber.
The carriage 20 firmly connected to the gammem 22 and slidable on rails serves to compensate for the thermal expansion of the hori zontal chamber 21 so that the vertical heating chamber 22 is not exposed to inadmissible compressive stresses from the outside.
The heating chamber 22 is seen in its lower part with a device 50 ver (Figs. 2 and 3). This device has a disk 51 which is attached to a rotatable shaft 52 which penetrates the wall of the chamber 22 and which is driven by chain wheels 53 connected to one another.
and 5 7 (Fig. 3) is driven by means of a motor drive, not shown in the drawings, the chain wheel 57 being driven by the worm 57a. The disc 51 = can be provided with projections 54, but these are unnecessary in most cases.
The purpose of this device is to prevent the formation of bridges between the inclined sides 22a and 22b (FIG. 3) in the lower part of the chamber 22, so as to maintain a continuous flow of material to the conveyor screw 26.
The disc 51 is attached to the shaft 52 in a vertical or almost vertical position with respect to the latter. When the disc 51 is mounted in an exactly vertical position, it offers the least resistance to the rotation in the material in the chamber 22. If the material has a strong tendency to bridge, it is advantageous to attach the disc 51 at an angle of, for example, 3 to 8 to the axis of rotation of the shaft 52. The resistance to rotation is then somewhat greater, but as a result of the peculiar effect of the wobbling disc, the material is very effectively driven downwards. If the diameter of the chamber 22 is limited to 800 to 900 mm, it is sufficient if only one disk 51 is present.
If the diameter is larger, it is more practical to use two or more such disks, depending on the diameter. If two or more discs are used, they can be mounted on individually driven shafts. These waves can run at different speeds. With such an arrangement, a very effective downward movement of the material is achieved. By stirring with ordinary stirring arms, the desired effect was only achieved if these arms reached close to the feed screw. Under such conditions, however, the resistance was so great that the stirrer could only be moved with great effort.
As a result of the action of the long agitator arms, the material was also moved up and down on the bath of chamber 22, which made it impossible for the material to flow evenly downwards. The disc 51 can be rotated ge with very little effort in the material. A speed of 5 to 20 revolutions per minute has been found sufficient for most purposes.
The screw 26 (Fig. 2 and 3), which is arranged on the bottom of the chamber 22, is connected to a drive member 27 in Ver, which passes through a stuffing box 28 and speed by means of a gear 29 and a motor 29a with variable Ge can be driven. By changing the speed of the motor, the amount of material conveyed into the mechanical defibering device 30 can be adapted to the desired conditions.
The chamber 22 is connected by a pipe 31 to the mechanical defibering device 30 (FIGS. 1 and 2). The defibering device 30 is provided with a stationary grinding disk 32 (FIG. 2) which is attached to a removable cover 33 of the housing 34. A rotatable grinding disk 35 is mounted on the rotor 36 driven by the shaft 37.
The interior of the fiberizer 30 is connected to the upper part of the chamber 22 by means of a steam pressure equalization pipe 38 by means of which the steam pressure on the outside of the grinding zone is equalized with respect to the steam pressure in the upper part of the chamber 22.
The outlet tube 39 (FIG. 1) of the shredder housing 34 is connected to the vapor-tight discharge device 40.
The conveying device 10, which is also steam-tight, the pipes 14 and 15, the chambers 21 and 22, the connecting pipe 31, the defiber 30 and the unloading device 40 together form a closed system that can be pressurized with steam. The steam is preferably admitted into the chamber 21 through a steam pipe and a steam valve 21a. .
In the USA. Patent No. 2008892 it is stated that with fairly dry material the heating can be full in 20 to 40 seconds, but that under certain conditions a longer heating time is necessary. In the DRP. No: 668687, heating times of up to 10 minutes are given. In the present case, a vapor pressure of about 10 atmospheres is usually used, but it can be varied from 2 or 3 to 20 atmospheres depending on the conditions.
The device described, which, thanks in particular to the regulating devices to be explained below, allows a good adaptation of the individual processes to one another and the result to be achieved, can be operated, for example, as follows: When the defibering plant is put into operation, the feed mechanism is first activated 10 and adjusted so that approximately the desired amount of material is fed into the heating chamber. The material is pushed forward through the chamber 21 and reaches the Kam mer 22, which is gradually filled with material.
Now the steam valve 21a is opened and the interior of the fiberizing plant is placed under the desired steam pressure, which can vary between 7 and 20 atmospheres, depending on the nature of the material to be treated and the desired treatment.
The shredder is expediently put into operation before the conveyor screw 26. If the screw 26 is set in motion at the same time as the feed device 10 and also with the same or greater delivery rate, the material goes directly into the fiberizer, whereby the heating time is reduced to a minimum.
If you want to carry out a longer heating, you can run the screw 26 only when the material in the chamber 22 has reached a certain height, for example to the lower end of the flap 24, which then by the action of the chamber 21 coming materials is pushed upwards. The movement of the flap 24 can be conveniently observed at the position of the lever arm shown in FIG. The screw 26 can, for. B. can only be put into operation 10 or 20 minutes or even up to -60 minutes or more after the start of heating, depending on the size of the chamber 22.
To maintain an even heating time, i.e. That is, in order to get the chamber 22 filled to a constant height, it is necessary to feed the chamber 22 the same amount of material as it is removed by the screw conveyor 26 at its lower end. It is possible to adjust the speed of the feed screw 12 by hand so that its feed speed almost corresponds to the speed at which the material is removed from the chamber 22 by the feed screw 26.
It has been found, however, that even small fluctuations in the density of the material, the moisture content, the vapor pressure in the fiberisation system, etc. can disturb the equilibrium. This results in undesirable changes in the height of the mate rials in the chamber 22, which in turn cause variations in the heating time and therefore also change the properties of the end product.
In order to avoid this, the defibering plant is provided with an automatically acting control device. The main parts of the control device shown in the drawing are pulse organs that act on a two-way switch 90 (Fig. 4), a regulating motor 69a and transmission organs 68 and 69,
which transmit the movements of the regulating motor 69a to the control members for regulating the speed of the drive 11 and 11a of the feeder 10.
The speed of the motor 11a (FIG. 1) with variable speed is regulated by rotating the regulating shaft 61 shown in FIG. 4, which changes the position of its collector rings, which are not shown in the drawing. A disk 62, which has a measuring scale 63, is keyed onto the shaft 61. The scale can be calibrated to the speed of the conveyor screw 12 (FIG. 1). A pointer 64 is attached to the commutator motor frame.
Behind the disk 62, an angle lever system 65 with two arms 66 and 67 is attached to the shaft 61. The lever system can be secured to the disc 62 by means of a clamping device 60 in any desired position. The horizontal lever 66 is provided with a counterweight 66a, which tries to rotate the commu tatorregulierwelle 61 counterclockwise. The vertical lever 67 of the lever system 65 is connected by means of a clamping device 68c to a chain 68 which extends over the sprocket 69 of the regulating motor 69a and from here perpendicularly downwards. The chain 68 ends in a bar 68a with a counterweight. 68b stretching the chain.
The rod 68a is provided with two vertically adjustable stops 71 and 72 which act on the lever arm 73 of the limit switch 70. The motor 69a rotates in one direction or the other depending on the position of the limit switch 90.
On the outer part of the shaft 24a of the flap 24, two disks 74 and 79 shown in FIGS. 4 to 7 are attached.
The disk 74 is provided with a groove 74a. In this groove, a planer arm 7 5 is fastened by means of a bolt 76 between flanges at such a distance from the disk axis that it rests on the base of the groove as a result of gravity at point 76a.
On the shaft 24a and adjacent to the disk 74, another, identical disk 79 (FIG. 7) is attached, which is provided with a groove 79a. On its lower side, a lever 80 is attached to the disc 79 by means of a bolt 76. The lever 80 has an extension 83 which is provided with a counterweight 82. The counterweight holds the lever in the position shown in relation to the disk, the lever striking the base of the groove at point 81a.
When the shaft 24a and consequently the disk 74 is rotated counterclockwise by the action of the material supplied to the chamber 22 on the flap 24, the lever arm 75 moves in this direction with it, whereby it presses on the pulse arm 91 of the pulse switch 90. The arm 91 is normally held in the central position 92 by the Fe 95.
When the arm 91 is moved into the lower position 93 shown with dashed lines, the regulating motor 69a is started, and indeed it then moves the sprocket 69 in the counterclockwise direction. This movement then rotates the regulating shaft 61 in the same direction and reduces the speed of the motor 11a. So that the power of the feed device 10 changes only between certain more or less narrow limits.
The regulating motor 69a can only rotate until the projection 72 moves the lever arm 73 of the limit switch 70 into such a position that the current driving the regulating motor 69a is interrupted.
When the disc 79 moves clockwise, which is the case when the material height decreases, the lever 80 moves the contact lever 91 of the pulse switch 90 towards the upper position 94.
The regulating motor 69a now rotates the chain wheel 69 clockwise, which therefore rotates the regulating shaft 61 of the motor 11a in such a way that the speed of the motor 11a increases. The speed at which the material is fed to the defibering system is increased. The regulating motor 69a is switched off when the projection 71 reaches the lever 73 of the limit switch 70.
The regulating movements transmitted to the shaft 61 can be adjusted to the desired speeds by exchanging the gears inserted between the regulating motor 69a and the shaft carrying the sprocket 69, as well as by moving the clamping device 68c on the lever arm 67 up or down, whereby the effective length of the lever arm 67 is increased or decreased.
In certain cases it can be expedient to allow changes in the height of the material in the chamber 22 within further limits. In this case, a controller as shown in Figs. 8, 9 and 10 can be used.
A vertical, rotatable shaft 102 (Fug. 8) passes through the vertical tube 101, which is placed in the center of the cover of the vertical heating chamber 22 and is closed from the outside air by means of the stuffing box 103 and the glasses 104. The shaft is driven from above at a speed of 5 to 20 revolutions per minute by means of a gear motor 105. The motor is mounted on the frame 106, which is adjustably arranged on the slide rails 107 and 107a. The slide rails rest on the cover of the chamber 22. The shaft 102 is provided at its lower end with two identically acting members 120 and 120a.
These organs, one of which is to be described below before an advantageous embodiment, are electrically connected to an automatic control device, similar to the one that is used for controlling the material height by means of the flap 24 in the chamber 22 is connected.
When the shaft 102 rotates, the pulse organs transmit pulses to the regulating motor 69a, preferably by electrical means. When the height of the material reaches the height at which the lower organ is set, an electrical circuit is closed, which can be made visible by means of an electric lamp. The conveyor screw 26 is thereby set in motion. If the feed screw 12 runs with too little capacity compared to the screw 26, the material height drops and the organ 120a interrupts the electrical circuit's rule. By means of a relay, the regulating motor 69a is set in motion, which increases the speed of the screw 12 of the conveyor device 10 somewhat.
If the height of the material increases further up to the pulse element 120, a second relay reduces the speed of the screw 12 by means of the regulating motor 69a (Fig. 4). The height of the material supplied to the chamber 22 thus fluctuates to the desired extent between the pulse elements 120 and 120a.
By adjusting the height of the shaft 102, it is therefore possible to regulate the heating time of the material before it is transferred from the chamber 22 to the mechanical shredding device 30.
FIGS. 9 and 10 show details of the organs 120 and 120a. Such an organ has a disk 122 which is attached to a hub 123 by means of flexible spokes 124. The disc is provided with a number of projections 125. When the organ rotates without being in contact with the material in the chamber 22, the spokes 124 are in their normal position. However, if that.
When the organ comes into contact with the material, the movement of the disc 122 is somewhat delayed, causing the spokes 124 to bend. When the spokes flex, will. exerted a force on the stake 130 by means of the projection 131.
The peg 130 consists of an outer, flexible tube and an inner, conical rod 133 ,. which is hen in its inner part with an electrical contact 134 -verse.
When the peg 130 bends; If the contact 134 comes into contact with the contact element 135, which is electrically insulated from its adjusting screw 136. Each of the contact elements of the elements 120 and 120a is -with one of the slip rings 137 and 138 (FIG. 8) lying outside the chamber 22 by means of insulated electrical lines, not shown in the drawings, which are accommodated in the hollow shaft 102 , connected.
The shaft 102 is also provided with a white tern slip ring 139, whereby the voltage duels with the contacts 135 is a related party. The stake 130 and the hollow shaft 102 are connected to one another with vapor-tight couplings in order to prevent steam and moisture from entering the chamber 22 into the space surrounding the electrical contacts and lines of the pulse organs.
The entire system is shown in FIG.
The arrow 142 shows the inflow of the raw material to be treated, which can come from any storage containers that are not shown in the drawing. The material is fed to the upper part of a scraper conveyor 143 in the direction of the arrow. At its other end, the material falls into the lower part of the feed device and is fed to the outlet pipe 144, from where it falls into the treatment container 146.
When this container is filled with material up to the tube 144, the excess material of the opening 145 of the feed device 143 is supplied and returns to the storage container. This ensures that the treatment container 146 is always filled with material, even if the discharge of the container 146 is unequal.
The lower part of the treatment container 146 is provided with a conveyor screw 151 which continuously supplies material to the bucket mechanism 152. The feed screw 151 is driven by a variable speed drive so that its performance can be controlled. The cups 153 are preferably made of sheet steel and perforated to allow the treatment solution to drain off. The elevator 152 is enclosed in a waterproof housing 154.
The treatment solution is added to the material, for example, through the pipe 149 connected to the outflow pipe 144 through the connection 150. The solution therefore flows over the material while it is in the container 146.
The solution can be produced in the liquid storage container 147 and continuously pumped up to the outflow pipe 144 by means of the pump 148.
The elevator housing 154 is on pas transmitter height, for. B. in about 2/3 of the height of the treatment tank 146, provided with a flow device from 155 through which the treatment liquid flows through a Rohrlei device 156 in the storage container 147 back, provided. Since the lignocellulose-containing material floats on the solution, at least before it is completely soaked, it is necessary to keep the treatment container 146 always well filled with material. The elevator 152 releases the material from the conveyor 157, from where it flows through an outflow pipe 158 to the drainage press 159.
The dehydrated material is fed to the funnel tube 162 through the discharge opening 160, and the pressed liquid flows back through the pipeline 161 into the storage container 147. The material is fed through the funnel tube 162 of the defibering plant 163, that of the defibering plant shown in FIG. corresponds, submitted. If n.o.ch there is some excess solution in the material, most of it will be in the.
Feeder 164 driven out and reversed. back through the pipeline 165 into the storage container 147.
After the material has been introduced into the defibering plant, it is defibrated as described above. The heating time is adapted to the type of chemical treatment and the desired results. If z. B. pulp made of wood for the production of corrugated cardboard for containers and similar articles, good results are obtained if the material is impregnated for about 2 hours with a solution containing 2% sodium hydrogen and 0.4% sodium sulfite.
The chemical consumption should be adjusted so that it corresponds to approximately 2 to 5% of the dry weight of the material. The material is then fed to the heating chamber and finally to the defibering plant. The duration of the heating is expediently 10 to 30 minutes, preferably 12 to 18 minutes, and the steam pressure is approximately 9 to 10 kg / cmê.
With the treatment described above, a pulp with better properties is obtained with lower consumption of chemicals than if the treatment solution is added during heating.
When treating weakly ver woody material, such. B. of cereal straw, other annual plants, stalks of ordinary sugar cane or Chinese bagasse sugar cane, reeds, bamboo, etc., the heating time before defibration can be very short, in the case of cereal straw, for example, only 1 to 3 minutes. In this way, wheat straw was fed to the defibering plant with a preliminary steeping time of 2 hours with a 1% sodium hydroxide solution, where it was exposed to heat for about 1 to 3 minutes before it was defibrated.
The pulp produced in this way was just as good and more uniform as a pulp obtained by heating for 10 to 15 minutes while mixing the straw with the sodium hydroxide solution in the preheater of a pulping plant. The Roe's chlorine number, a measure of the bleachability, was between 3 and 4, the pulp could be bleached easily and had very good properties in relation to paper production. Paper made from such straw pulp is very strong and tough.
A tear length between 8000 and 9000 meters and a Mullen test (burst pressure determination) of 120 can be achieved. The latter two values are a common measure of strength in the paper industry.
In the device described sore only the feed device 10 for He heating chamber 22 is automatically controlled in depen dence on the height of the material in the chamber. In a similar way, the conveying device 26, which conveys the material from the chamber 22 into the defiber 30, or both conveying devices at the same time can be made dependent on the material height in the chamber 22. Example: Softwood chips are impregnated with a solution of sodium hydroxide of 1 to 3 or more, depending on the degree of dissolution desired.
The chips are soaked in an open container for 1 to 8 hours, preferably 1 or 2 hours, at a temperature of 20 to 30 C. If higher temperatures, e.g. B. 60 to 80 C, are used, the impregnation is less than. finished one hour. The impregnation can also be carried out continuously. The chips can then be fed to the device described, where they are exposed to a temperature of around 170 to 180 C for a period of time that varies from 10 to 30 minutes before they are mechanically disintegrated at high temperatures.
Before the chips are fed into the heating chamber, the excess of the lye is first allowed to run off, after which a further proportion of the lye is removed in a screw or piston press. The moisture content of the wood chips is reduced in this way from 65 to <B> 85% </B> to 40 to 60 or less, calculated on the total wet weight of the chips.
A comparatively long soaking time has the advantage of an even distribution of the chemicals in the material containing lignocellulose and in the water originally contained therein. At the same time, a mild dissolving effect on the lignin substances is achieved. By suitably selecting the concentration of the solutions added to the chips and by adjusting the degree of drainage after soaking, it is possible to closely monitor the amount of chemicals added in relation to the dry weight of the wood.
In this way the effect of the chemicals on the wood can be precisely controlled. Very good results were obtained by using a 2% solution of sodium hydroxide, which was added in such an amount that the total consumption of sodium hydroxide corresponded to 3% of the original dry weight of the wood. For certain purposes it is advantageous to add 10 to 25% sodium sulfite, calculated on the amount of sodium hydroxide used, to the solution.