DE1923230C3

DE1923230C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Längensortierung von Fasern

Info

Publication number: DE1923230C3
Application number: DE1923230A
Authority: DE
Inventors: Ronald William Waltham Abbey Gooding; Noel James Loughton Parratt
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE1923230A1; GB1265803A; CH490898A; US3633743A; NL6906953A; FR2009860A1; DE1923230B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahrep zur Längensortierung von Fasern gemäß Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1.

Fasern der verschiedensten Arten einschließlich Whiskers sind zur Verstärkung von Metallen und Kunststoffen verwendbar, um deren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Dazu müssen die Fasern genügend lang sein, damit sie die auftretenden Beanspruchungen zwischen dem zu verstärkenden Material und sich selbst übertragen können. Für Verstärkungszwecke werden deshalb im allgemeinen langstapelige Fasern bevorzugt, insbesondere wenn es sich bei den zu verstärkenden Materialien um verhältnismäßig schlecht an den Fasern haftende Stoffe handelt. Bei durch Strangpressen geformten Materialien ist die Verwendung kurzstapeliger Fasern vorzuziehen, da langstapelige Fasern zur Verstopfung der Pressendüsen neigen. Auch als Füllstoffe eignen sich kurzstapelige Fasern gut.

Ein Verfahren der eingangs dargelegten Art ist bereits aus der FR-PS 1 522 262 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird eine Aufschwemmung der zu sortierenden Fasern auf die Innenseite des Untertrums

ieJner sich tun eine horizontale Achse drehenden Siebipommei aufgebracht, wobei die Faseraufschwemmungs-Aufgabcgesdiwindigkeü und die Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel so aufeinander abgestimmt sind, daß sich auf dem Sieb jeweils nur eine S dünne Faserschicht ausbildet Am Obtrtrura der Siebtrommel wird eine Spülflüssigkeit von außen auf das Sieb aufgesprüht, mittels welcher die beim Aussieben zurückgehaltenen, an der Innenfläche des Siebes haftenden, längerstapeügen Fasern abgespült werden.

Obwohl das bekannte Verfahren im allgemeinen gut funktioniert und mit zufriedenstellendem Sortierergebnis arbeitet, ist nur ein verhältnismäßig kleiner Faserdurchsatz pro Zeiteinheit erzielbar, da die durchzulassenden Fasern und die Aufschwemmungsflüssigkeit nur infolge der Schwerkraft durch das Sieb hindurchtreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren der eingangs dargelegten Art im Sinne einer wesentlichen Steigerung des Faserdurchsatzes pro Zeiteinheit zu verbessern.

: Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des vorstehenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Erfindung bringt den technischen Fortschritt daß durch eine beträchtliche Erhöhung des Durchsatzes eine größere Wirtschaftlichkeit erzielbar ist Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Durchsatz des Siebes nicht nur durch die Wirkung der Fliehkräfte wesentlich gesteigert welche die Faseraufschwemmung mit verhältnismäßig großer Kraft durch das Sieb hindurchdrücken, sondern es tritt darüber hinaus noch die sehr vorteilhafte und den Durchsatz noch um ein mehrfaches vergrößernde Wirkung auf, daß wegen der hohen Bahngeschwindigkeit des Siebes der Aussiebungsvorgang nicht nur an einem verhältnismäßig eng begrenzten Siebabschnitt hinter der Faseraufschwemmungs-Aufgabestelle, sondern auf einer um das mehrfache vergrößerten Siebfläche stattfindet, da die Aufschwemmung vom schnell rotierenden Sieb viel weiter mitgerissen wird. Die Verwendung eines schnell strömenden Gasstrahls als Spülmedium stellt eine ausreichende Säuberung des Siebes von zurückgehaltenen Fasern sicher, was bei Verwendung eines Flüssigkeitsstrahls, wie es bei dem oben beschriebenen bekannten Verfahren der Fall ist, nicht mehr gewährleistet ist, da der Flüssigkeitsstrahl bei Berührung mit dem schnell bewegten Sieb in einen feinen Nebel zerstäubt oder abgelenkt würde und keine ausreichende Kraft zum Wegspülen der Fasern vom Sieb mehr auf die Fasern ausüben könnte.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden Gegenstand der vorstehenden Ansprüche 2 bis 9. Die dort angegebene erforderliche Siebtrommeldrehzahl hängt im einzelnen von mehreren Faktoren ab, beispielsweise von der Konzentration der Faseraufschwemmung und dem Radius der Siebtrommel.

Der auf das Sieb gerichtete Gasstrahl muli auf die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern eine Kraftkomponente ausüben, die etwa rechtwinklig zur Momentanbewegungsrichtung des betreffenden Siebabschnittes gerichtet und so stark ist, daß die Fasern vom Sieb weggeblasen werden. Die im Anspruch 5 angegebene bevorzugte Flugrichtung der vom Sieb weggeblasenen Fasern stellt sicher, daß diese weggeblasenen Fasern < >5 nicht wieder mit dem Sißb in Berührung kommen.

Durch Aufbringen der Aufschwemmung in derart dosierter Menge, daß die Dicke der Faserschicht auf dem Sieb nicht größer als das l,5fache einer Einfaserschicht ist, kann sichergestellt werden, daß sich die Pasern ge· genseitjg nicht behindern und eine Verstopfung der Sieböffnungen vermieden wird.

Oa ein Sieb mit einer bestimmten Maschenweite, wie sich gezeigt hat, über einen großen Winkelgesr-bwindigkeitsbereich im wesentlichen eine konstante Flüssigkeitsmenge je Zeiteinheit hindurchlassen kanu, sollte die auf das Sieb je Zeiteinheit aufgebrachte Flüssigkeitsmenge nicht kleiner als zehnoial so groß wie die eben genannte Flüssigkeitsmenge sein, damit eine ausreichend großflächige Verteilung der Aufschwemmung auf der Siebfläche einsetzt

Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Vorrichtung sind in den vorstehenden Ansprüchen 10 bis 16 unter Schutz gestellt

Zwei bevorzugie Äusiührungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellt dar

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vor richtung nach der Erfindung zur Längensortierung von Fasern,

F i g. 2 einen schematischen Axialschnitt entlang der Ebene H-II in F i g. 1, wobei auch die entlang der Ebenen A-A, B-B und C-C verlaufenden Einzelteilschnitte in der Ebene H-II liegend dargestellt sind, und

F i g. 3 einen schematischen Axialschnitt ähnlich der Darstellung in F i g. 2 einer abgewandelten Vorrichtung nach der Erfindung mit zwei Sortierstufen.

Die in den F i g. I und 2 dargestellte Vorrichtung weist eine zylindrische Siebtrommel 1 mit einer Welle 3 und ein die Siebtrommel konzentrisch umgebendes Gehäuse 2 auf. Das Sieb der Siebtrommel t besteht beispielsweise aus Metallgaze. Innerhalb der Siebtrommel 1 ist eine wehrartige Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung 4 angeordnet, welche einen Faseraufschwemmungsstrom durch eine Schlitzöffnung 5 auf der ganzen Siebbreite etwa tangential zur Siebtrommel auf das Sieb aufgibt. Das Gehäuse 3 besitzt unten einen Auslaß 6 für die ausgesiebten Faseraufschwemmungsbestandteile. Eine Gasstrahlvorrichtung in Form einer Düse 7 befindet sich über einem Teil des Obectrums des Siebes 1. Die Siebtrommel 1 wird mittels eines nicht dargestellten Motors angetrieben.

Die zu sortierenden Fasern werden in einer Flüssigkeit dispergiert und die so gebildete Faseraufschwemmung wird der Aufgabevorrichtung 4 zugeführt. Von der Aufgabevorrichtung 4 strömt die Aufschwemmung in dosierter Menge als ruhige gleichmäßige Strömung durch die Schlitzöffnung 5 auf das in Richtung des in F i g. 1 eingezeichneten Pfeils angetriebene Sieb. Die je Zeiteinheit zugeführte Aufschwemmungsmenge ist derart bemessen, daß die sich auf dem Sieb ausbildende Faserschichtstärke nie größer als etva die Stärke einer Einfaserschicht ist. Das aus Fasern kurzer Stapellänge und Aufschwemmungsflüssigkeit bestehende Filtrat der Siebtrommel 1 wird durch das Sieb hindurch zum Gehäuse 2 hiii ausgeschleudert, während die meisten längerstapeligen Fasern vom Sieb zurückgehalten werden. Diese am Sieb haftenden längerstapeligen Fasern werden, wenn das Sieb unter die Gasdüse 7 gelangt, in eine Sammelkammer 8 geblasen und über eine Leitung 9 abgesaugt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel zur Längensortierung von Asbestfasern mit einer Stapellänge

von.etwa 1 mm bis etwa 10 mm weist die Siebtrommel eine Breite von etwa 23 cm und einen Durchmesser von etwa 61 cm auf. Die lichte Weite der Siebdurchtrittsöffnungen beträgt etwa 0,57 mm. Eine Menge von 9 kg Asbestfasern pro Stunde wird in Form einer 0,1 gewichtsprozentigen Dispersion in Wasser auf das Sieb aufgegeben, welches mit 300 U/min gedreht wird. Die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern werden mittels eines Luftstrahls mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 61 m/s vom Sieb weggeblasen. Hierbei teilen sich die Asbestfasern in zwei Faseranteile auf, wobei die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern eine Stapellänge von etwa 1 mm bis 10 mm und die vom Sieb durchgelassenen Fasern eine Stapellänge bis zu etwa 1 mm haben.

F i g. 3 zeigt eine weitere, zweistufige Ausführungsform einer Sortiervorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist die Siebtrommel mittels einer in Umfangsrich tung verlaufenden Trennwand 17 axial in zwei Abschnitte unterteilt. Über eine wehrartige Aufgabevorrichtung 13 wird eine Faseraufschwemmung zunächst auf den einen Abschnitt des Siebes aufgegeben und dann das Filtrat dieses einen Siebabschnittes über eine Leitung 15 und eine weitere Aufgabevorrichtung 14 auf den anderen Siebabschnitt aufgegeben. Die vom Sieb zurückgehaltenen längeren Fasern beider Siebabschnitte werden wiederum mittels eines Gasstrahles aus einer schlitzartigen Gasdüse 7 vom Sieb weg in eine Sammelkammer 8 geblasen, welche mittels einer Wand 12 ebenso wie das Sieb geteilt sein kann. Durch Leitungen 10 und 11 werden die heraussortierten längerstapeligen Fasern aus den beiden Kammerabschnitten abgesaugt. Im allgemeinen haben die aus dem nochmals auf das Sieb aufgegebenen Material gewonnenen langstapeligen Fasern eine etwas geringere Stapellänge als die beim ersten Sortieren gewonnenen Fasern. Ah der Innenseite des Gehäuses 2 ist eine mit der Trennwand 17 ίο des Siebes zusammenwirkende, ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufende Trennwand 18 gebildet, welche die Filtrate der beiden Siebabschnitte voneinander getrennt hält. Da der Anteil an längerstapeligen Fasern in dem, dem zweiten Sortiervorgang unterworfenen Mais terial kleiner ist als derjenige in der ursprünglichen Faseraufschwemmung, kann der für den zweiten Sortiervorgang benutzte Siebabschnitt schmaler als der für den ersten Sortiervorgang benützte Siebabschnitt sein. Zur Verbesserung der Längensortierung kann die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform derart abgewandelt sein, daß die durch die Leitung 10 abgezogenen, beim ersten Sortiervorgang zurückgehaltenen Fasern der weiteren Aufgabevorrichtung 14 zugeführt werden, so daß dadurch gegebenenfalls noch vorhandene kürzerstapelige Fasern ausgeschieden werden.

Selbstverständlich können an Stelle eines axial geteilten Siebes mehrere voneinander getrennte Siebe Anwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

19 23130 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Langensortierung von Fasern, vobei eise AefschweraHiasg der ai sortierenden S Fasern auf die Innenseite einer sich tun eise horizontale Achse drehenden Siebtrommel, deren Maschenweite der kürzesten durch das Sieb zurückzuhaltenden Faserlänge angepaßt ist, in dosierter Menge ah dünne Schicht aufgebracht wird, und wobei nach dem Aussieben die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern mittels eines von außen durch das Sieb hindurchgeleiteten Spühnediums abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel mit hoher Drehzahl gedreht und die Faseraiifschwemmung mit Hilfe der sich einstellenden Fliehkräfte ausgesiebt wird und daß als Spülmedium naa Abführen der vom Sieb zurückgehaltenen Fasern ein schnellströmender Gasstrahl dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Siebtrommel so gewählt wird, daß die sich an der Siebfläche einstellende Zentrifugalbeschleunigung etwa die zehn- bis hunde, tfache Erdbeschleunigung ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel mit einer Drehzahl im Bereich zwischen etwa 300 U/min und 1000 U/min angetrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich über die gesamte Siebbreite erstreckende Gasstrahl radial auf die Siebtrommel gerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl hinsichtlich seiner Stärke so bemessen wird, daß die Flugrichtung der vom Sieb weggeblasenen Fasern mit der Tangente d^r Siebtrommel an der Auftrefflinie des Gasstrahls einen Winkel von mindestens 25°, vorzugsweise 30 bis 35° einschließt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Gasstrahl abgeführten fasern in einer Sammelkammer aufgefangen werden, durch welche zum Zwecke einer ruhigen, wirbelfreien Aufnahme der Fasern ein stetiger Luftstrom geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstrahls mindestens 45 m/s beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseraufschwemmung in derart dosierter Menge auf das Sieb aufgebracht wird, daß die Dicke der Faserschicht nicht größer als das 1,5-fache einer Einfaserschicht ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Zeiteinheit auf das Sieb aufgebrachte Flüssigkeitsmeiige etwa

- : imal so groß wie die Flüssigkeitsmenge ist, die das Sieb pro Zeiteinheit hindurchströmen lassen kann.

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer horizontalen Siebtrommel, deren Maschenweite der kleinsten zurückzuhaltenden Faserlänge angepaßt ist, einem Siebtrommelantrieb, einer Einrichtung (»5 zum Auftragen der Faseraufschwemmung auf die Innenseite der Siebtrommel, einer Einrichtung zum Entfernen der im Sieb zurückgehaltenen langen Fasern aritteis eines Sfrülaattels, einer Saearaer mm Aa^agem4erwaa Sieb entfernten langen Fasaro and einer Snrieföang am» AeSaogen der dureb das Sieb hhidarchgetretenen kurzes Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Efaricfatong {7,8) zum Entfernen der im Sieb (i\ zurückgebateaien langen Fasern eine Gasstrablvorriehtueg mit einer sich über die gesamte Breite der Siebtrommel erstreckenden schlitzartigen Strahldüse ist.

11. Vorrichtung sach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse der Gasstrahlvorrichtung (7) etwa 63 mm breit ist

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung (4) zum Auftragen der Faseraufschwemmung eine sich über die ganze Siebbreite erstreckende schlitzförmige Austrittsdüse (5) aufweist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis IZ dadurch gekennzeichnet daß die Siebtrommel (1) durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Trennwand (17) in zwei TrommeJabschnitte unterteilt ist (F i g. 3).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß den beiden Trommelabschnitten jeweils eine besondere Einrichtung (13 bzw. 14) zum Auftragen der Faseraufschwemmung zugeordnet ist und daß für die von den beiden Trommelabschnitten jeweils zurückgehaltenen Fasern getrennte Faserauffangvorrichtungen vorgesehen sind (F i g. 3).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15), welche die vom ersten Trommelabschnitt hindurchgelassenen Fasern der Faseraufschwemmungs-Auftrageeinrichtung (14) des zweiten Trommelabschnittes zuführt (F i g. 3).

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche die vom ersten Trommelabschnitt zurückgehaltenen Fasern der Faseraufschwemmungs- Auftrageeinrichtung des zweiten Trommelabschnittes zuführt.