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n Vorrichtung zum kontinuierlichen Kaltaufschließen von zellulosehaltigem
Material.
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Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Kaltaufschließen
von zellulosehaltigem Material zwecks Herstellung von Zellstoff-und Papiererzeugnissen.
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Eine solche Vorrichtung zum Aufschluß von rohem zellulosehaltigem
Material im kalten Wege arbeitet ohne in die Aufschlußkammer eingeleiteten Dampf
; selbstverständlich muß hierbei auf andere Weise als durch Hitze eine ausreichende
Durchtränkung des zellulosehaltigen Materials durch die Aufschlußflüssigkeit bei
Raumtemperatur und Atmosphärendruck gewährleistet werden.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist eine schräg liegende Aufschlußkammer
mit Förderschnecke vorgesehen, deren Einlaß unterhalb des Flüssigkeitsspiegels und
deren Auslaß oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Mit dem Einlaß ist eine
Füllvorrichtung
in Form eines konischen Kompressionsraumes verbunden, in dem eine konische Kompressionsschnecke
umläuft.
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Auch im Auslaß kann gegebenenfalls eine weitere Auspreßvorrichtung
vorgesehen sein. Bei diesen bekannten Vorrichtungen dient die Verdichtung in dem
Kompressionsraum durch die umlaufende konische Schnecke im allgemeinen lediglich
der Entfernung von in dem Rohmaterial enthaltener Luft. An den konischen Kompressionsraum
schließt sich eine konische Erweiterung und ein daran anschließender horizontaler
Schacht an, der gegenüber dem Aufschlußraum durch eine schräg liegende Abschlußklappe
abgeschlossen ist. Diese Abschlußklappe soll den infolge der hinter dem Kompressionsraum
liegenden konischen Erweiterung erforderlichen Gegendruck für die Verdichtung des
Materials aufbringen. Hinter dieser Abschlußklappe führt der horizontale Schacht,
dessen Durchmesser etwa gleich dem der Aufschlußkammer ist, mit ebenfalls wieder
beträchtlicher Volumenerweiterung in die Aufschlußkammer hinein. Infolgedessen kann
sich das verdichtete Material schon längst vor seinem Eintritt in die Aufschlußkammer
in beträchtlichem Maße entspannen. Hierbei nimmt das Material zumindest einen erheblichen
Anteil der ausgepreßten Flüssigkeit wieder in sich auf,
| da während der Kompression nicht für einen Ausfluß dieser Flüs- |
| sigkeit gesorgt ist. Infolgedessen wird die Aufnahemefähigkeib |
des Materials für die Aufschlußflüssigkeit wieder beträchtlich herabgesetzt, bevor
das Material überhaupt in die Aufschlußkammer hineingelangt.
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Die Neuerung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Kaltaufschluß nur
dann praktisch möglich wird, wenn das Material vor seinem Eintritt in die Aufschlußkammer
derart zusammengepreßt wird, daß die in dem Material enthaltene Flüssigkeit entfernt
und auch das Porenvolumen des Materials im wesentlichen beseitigt wird. Außerdem
muß dann auch dafür gesorgt werden, daß sich das Material zwischen dem Kompressionsraum
der Füllvorrichtung einerseits und dem Einlaß in die Aufschlußkammer andererseits
nicht entspannen kann ; diese Entspannung soll vielmehr erst in der Aufschlußkammer
erfolgen, damit sich das
Material während der Entspannung auch wirklich
wie ein Schwamm mit der Aufschlußflüssigkeit restlos vollsaugt, und dabei in einem
solchen Maße mit Aufschlußflüssigkeit durchtränkt wird, wie dies sonst nur bei Heißaufbereitungsverfahren
möglich ist.
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Demgemäß ist die Vorrichtung gemäß der Neuerung dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompressionsraum mit Flüssigkeits-Austrittsöffnungen versehen ist und ohne
Querschnittserweiterung unmittelbar mit dem Eintritt der Aufschlußkammer verbunden
ist.
| Infolge dieser unmittelbaren, keine Querschnittserweite- |
| rung aufweisenden Verbindung des Kompressionsraumes mit dem |
Einlaß der Aufschlußkammer ist das Material auf diesem Teil seines Weges auch vor
Luftzutritt geschützt, und das zusammengepreßte Material kann sich erst dann ausdehnen,
wenn es in die Aufschlußflüssigkeit eingetaucht ist. Beim Austritt aus der Aufschlußkammer
kann das Material einer weiterem Kompression unterworfen werden, um die Aufschlußflüssigkeit
wieder auszupressen und um gleichzeitig eine Entfaserung des Materials zu bewirken.
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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt.
In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine etwas schematisierte Seitenansicht, die eine
kontinuierliche Aufschlußvorrichtung gemäß der Neuerung zeigt.
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Fig. 2 einen teilweisen Vertikalschnitt durch den Förderer gemäß
der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Nach der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Neuerung
wiedergibt, besteht die Vorrichtung oder die Anlage aus einer der Aufnahme der aufzuschließenden
Späne oder des aufzuschließenden anderen rohen, zellulosehaltigen Materials dienenden
Einfüllvorrichtung 10, einer Aufschlußkammer 11, der die Späne von der Einfüllvorrichtung
10 zugeleitet werden, einer Ausstoßvorrichtung 12, die das durchtränkte Material
aus der Aufschlußkammer befördert, der Entfaserungsvorrichtung 13,
die
das aufgeschlossene Material aus der Ausstoßvorrichtung 12 zur Weiterverarbeitung
aufnimmt, und einem Vorratsbehälter 15 für das entfaserte Material. Das entfaserte
Material aus dem Vorratsbehälter 15 kann in gewünschten Mengen nachfolgenden Veredlungs-und
anderen Behandlungsvorrichtungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt werden, durch
die Pumpe 16 zugeführt werden. Die Anlage besitzt ferner einen Vorratstank 17 für
die Aufschlußflüssigkeit und eine mit dem Tank verbundene Pumpe 18.
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'Gemäß der Neuerung ist die Einfüllvorrichtung 10 von einer derartigen
Konstruktion und Wirkungsweise, daß das rohe zellulosehaltige Material, welches
vorzugsweise in Form von Spänen verarbeitet wird, derart zusammengepreßt wird, daß
aus dem Material die Flüssigkeit und das Porenvolumen im wesentlichen entfernt werden.
Das zusammengepreßte Material wird dann kontinuierlich unter solchen Bedingungen
in die Veredlungskammer 11 gebracht, daß es dort unmittelbar unterhalb des Flüssigkeitspiegels
von der Aufschlußflüssigkeit aufgenommen wird. Die Späne können dann bei der Ausdehnung
nur die Aufschlußflüssigkeit absorbieren, nicht aber Luft, Dampf oder ein anderes
Gas.
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Die Zustände in der Aufschlußkammer werden, um sicherzustellen, daß
die zusammengepreßten sich in der Lauge befindlichen Späne ihre bestmögliche Ausdehnung
erreichen, kontrolliert. Anschließend werden die Späne zu dem Ausstoßende der Kammer
11 befördert, und zwar unter solchen Bedingungen, daß die nicht absorbierte Lauge
von den Spänen ablaufen kann. Die Ausstoßvorrichtung 12 unterwirft die durchtränkten
und abgetropften Späne einer zweiten Kompression, die den Zweck verfolgt die absorbierte
Lauge aus den Spänen herauszupressen. Hierdurch werden die ausgestoßenen Späne weiter,
wie gewünscht, zu den Entfaserungs-und weiteren Behandlungsstationen befördert.
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Die Aufschlußkammer 11 wird, wie dargestellt, durch ein langgestrecktes
zylindrisches Rohr oder einen Kanal 20 mit
| einem Einlaß 21 und einem Auslaß 22, die sich an gegenüberlie- |
| 21 |
| genden Enden befinden, gebildet. Der Einlaß/befindet sich un- |
| terhalb des Flüssigkeitsspiegels der Aufschlußlauge in der |
Kammer 11 und der Auslaß 22 oberhalb dieses Flüssigkeitspiegels.
Das Rohr 20 ist in einem geeigneten Winkel-wie dargestellt-geneigt, so daß der Flüssigkeitsspiegel
der Aufschlußlauge zwischen der Einlaßöffnung 21 und der Auslaßöffnung 22 liegt,
wie dies durch die Linie 23 angedeutet wird. Eine innerhalb des Rohrs 20 angeordnete
Förderschnecke 25 dient dazu, die Späne vom Einlaß 21 aufwärts zum Auslaß 22 zu
befördern ; hierbei werden sie gründlich mit der Aufschlußlauge durchmischt. Das
Rohr 20 enthält vorzugsweise ferner eine Ablaufvorrichtung 26, direkt vor dem Auslaß
22, wo die nicht absorbierte Aufschlußlauge von den Spänen, bevor sie den Auslaß
erreichen, entfernt werden kann. Die nicht absorbierte Lauge kann in den Tank 17,
wie durch die Linien 27 und 28 angedeutet ist, zurückgeführt werden.
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Eine Einfüllvorrichtung 10, die den eingangs geschilderten Anforderungen
entspricht, ist in ihren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Die Einfüllvorrichtung
besteht aus einer antreibbaren Verdichtungsschnecke 30 und einem Mantel mit drei
Hauptabschnitten 31, 32,33. Der Mantelabschnitt 31 ist vorzugsweise zylindrisch
mit Ausnahme des Einlasses 34, durch welchen ihm die Späne von dem Vorratstrichter
35 zugeführt werden. Der Mantelabschnitt 32 verengt sich konisch zum Auslaßende
des Förderers und enthält das gleichfalls konische Ende der Schnecke 30. Der Mantelabschnitt
33 ist zylindrisch und steht in direkter Verbindung mit dem Einlaß 21, wie bei 36
angedeutet ist.
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Im Betrieb werden durch das Zusammenwirken der Schnecke 30 mit den
Mantelabschnitten 31 und 32 die rohen Späne zusammengepreßt, bis sie im Abschnitt
33 eine dichte kompakte Masse bilden. Die besten Ergebnisse werden dann erhalten,
wenn die Kompressions-oder Verdichtungsstufe derart ist, daß weitgehend alle mit
Flüssigkeit und Luft gefüllten Poren der Späne entfernt werden. Beide Mantelabschnitte
31 und 32 sind mit Öffnungen 40 versehen, durch welche die ausgepreßte Flüssigkeit
abfließen kann. Werden die rohen Späne anfangs im Trichter 35 mit Lauge berieselt,
um ihre Handhabung in der Einfüllvorrichtung
zu erleichtern (in
der Zeichnung bei 41 angedeutet), dann kann die in der Einfüllvorrichtung 10 ausgepreßte
Lauge dem Laugerkreislaufsystem, wie durch 42 angedeutet, wieder zugeführt werden.
Werden die Späne anfangs im wesentlichen im trockenen Zustand verarbeitet, dann
besteht die ausgepreßte Flüssigkeit größtenteils aus Wasser und wird am einfachsten
in den Abwasserkanal gepumpt.
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Wie bereits beschrieben, liegt der Flüssigkeitsspiegel 23, welcher
in der Kammer aufrechterhalten wird, über dem Einlaß 21, wie durch die Zuleitung
44 angedeutet ist, und die kompakten Späne werden deshalb in die Aufschlußkammer
kontinuierlich in einer Höhe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Lauge eingeführt
und dadurch vor der Berührung mit Luft geschützt und können sich, da auf sie zunächst
kein Druck mehr ausgeübt wird, voneinander trennen und sich ausdehnen.
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Daher werden sie, während sie in der Lauge eingetaucht und durch die
Schnecke 25 umhergewirbelt werden, die Lauge bis zur maximalen Ausdehnung absorbieren,
bis tatsächlich eine vollständige Durchtränkung stattgefunden hat. Ein Abfluß der
Lauge durch die Einfüllvorrichtung 21 wird durch die kompakte Masse von Spänen innerhalb
des Materialabschnittes 33 des Förderers verhindert.
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Während die Späne langsam im Rohr 20 durch die Schnecke 25 aufwärts
befördert werden, wird die Durchtränkung der Späne unter weiterer Ausdehnung fortgesetzt.
Wenn sie schließlich den Siebabschnitt 26 erreichen, kann die nichtabsorbierte Lauge,
mit der die Späne vermischt sind, abtropfen und durch die Leitungen 27 und 28 zu
dem Tank 17 zurückgeführt werden.
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Die auf diese Weise von der überschüssigen Lauge befreiten Späne gelangen
dann durch den Auslaß 22 in die Ausstoßvorrichtung 12, welche in ihrer Konstruktion
der der Einfüllvorrichtung 10 gleichartig sein kann, wie dies gezeigt wird. In der
Ausstoßvorrichtung 12 werden die Späne einer zweiten Verdichtungsbehandlung unterworfen,
welche das Auspressen der absorbierten Flüssigkeit bewirken soll, dann gelangen
die Späne in
den Abfluß 49, der zu dem Förderapparat 50 führt, durch
welchen sie einer Reihe von Entfaserungseinheiten 13 zugeführt werden. Die Lauge,
die in den Beförderungseinrichtungen ausgepreßt wird, kann über Leitungen 51 und
28 zu dem Tank 17 zurückgeführt werden, wenn sie weiter verwendbar ist, sie kann
aber auch, wenn sie als weitgehendst verbraucht angesehen wird, in den Abflußkanal
gepumpt werden, was durch die Linie 52 angedeutet wird.
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Besonders günstige Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Austoßvorrichtung
12 der Einfüllvorrichtung 10 einschließlich der kegelförmigen und zylindrischen
Mantelabschnitte 32 und 30, die in Fig. 2 gezeigt werden, gleichartig ist. Mit dieser
Vorrichtung kann im Anschluß an die Entfernung der Lauge von den durchtränkten Spänen
eine weitgehende Entfaserung erzielt werden, wenn die Späne diese Mantelabschnitte
durchlaufen. Zunächst werden die durchtränkten Späne gründlich aneinander gerieben,
während sie durch den kegelförmigen Abschnitt 32 zusammengepreßt werden, genauso
wie in dem Pfropfen, den sie in dem zylindrischen Abschnitt 33 bilden. Weiterhin
erfolgt eine wirksame Entfaserung, wenn sich die Späne beim Durchgang von dem bogenförmigen
Raum zwischen der Vordichtungsshnecke und der Wandung des Abschnittes 32 in den
offenen zylindrischen Raum des Abschnittes 33 umordnen, besonders in dem Raum, der
unmittelbar an das Ende der Schnecke angrenzt. Die Gesamtentfaserung, die in diesem
Abschnitt erfolgt, ist deshalb'weitgehendst und setzt die mechanische Arbeit, die
anschließend in den Entfaserungsvorrichtungen 13 aufgewendet werden muß, wesentlich
herab.
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Die Vorrichtung nach der Neuerung besitzt wesentliche praktische
Vorteile. So besteht keine Abhängigkeit in der Auswahl spezieller Chemikalien oder
einer speziellen Zusammensetzung der Aufschlußflüasigkeit. Vielmehr sind normale
übliche kaustische Lösungen bei Raumtemperatur geeignet. Die Neuerung ermöglicht
insbesondere, rohe Späne wirklich vollständig innerhalb eines kurzen Zeitraumes
zu durchtränken, und zwar ohne zusätzliche Unkosten, die bei Verwendung von Dampf
oder anderen
komprimierten Gasen entstehen-vmrden. Bei einer Tauchzeit
in von der Lauge der Aufschlußkammer/etwa 20 Minuten und annäherend 5 Minuten Abtropfzeit,
bevor die durchtränkten Späne den Auslaß der Kammer und der Ausstoßvorrichtung erreichen,
werden gute Ergebnisse erzielt. Im Hinblick auf diese typischen Bedingungen ist
es augenscheinlich, daß die Vorrichtung nach der Neuerung schnell für eine gewünschte
Kapazität ausgelegt werden kann. Während die Form der Vorrichtung eine besonders
zwecksmäßige Ausführungsform der Neuerung darstellt, ist die Neuerung nicht auf
diese spezielle Form der Vorrichtung beschränkt, und Änderungen können, ohne den
Gegenstand der Neuerung zu verlassen, vorgenommen werden.