DE19925134A1

DE19925134A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen

Info

Publication number: DE19925134A1
Application number: DE1999125134
Authority: DE
Inventors: Holger Wurlitzer; Hans-Joerg Herold
Original assignee: AKE INNOTECH AUTOMATISIERUNG K
Current assignee: MECHANIK LEISNIG GMBH, 04703 LEISNIG, DE
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-07

Abstract

Gesucht wird eine Lösung für den Einsatz unaufbereiteter Pflanzenteile und für das vereinfachte und verschleißarme Aufschließen der Pflanzenteile in störstoffarmes Fasermaterial und Schäben. DOLLAR A Die verfahrenstechnische Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsschritt einem Vorratsstapel das vorgelegte Erntegut entnommen wird. Danach wird ein Materialstrang mit überwiegend zweidimensionaler Ausrichtung der Pflanzenteile gebildet und der gebildete Materialstrang wird in den Arbeitsbereich der Aufbereitungsstation geführt. Anschließend wird das gleichzeitige Zerkleinern, Zerfasern und das Trennen von Fasern und nichtfaserigen Bestandteilen vorgenommen. Schließlich erfolgt das getrennte Abführen des gewonnenen Wirrfasermaterials und der nicht faserigen Pflanzenbestandteile. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine technische Lösung für die Fasergewinnung aus Pflanzenteilen, insbesondere Hanf, Flachs und Leinen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen durch Einsatz von vorbereitetem Erntegut, dessen Zuführung zu einer Bearbeitungsstation und dem Abführen der gewonnenen Materialfraktionen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, bestehend aus einer Zuführeinrichtung, aus einer Bearbeitungsstation und aus Einrichtungen zum Abführen der gewonnenen Materialfraktionen, wie sie bei der Aufbereitung von Faserpflanzen benötigt werden.

Unter den Bedingungen einer modernen Kreislaufwirtschaft und hinsichtlich neuartiger Ernteverfahren und Applikationen sowie auf der Grundlage moderner Anbau- und Textiltechnologien gewinnt die Erzeugung und Verarbeitung natürlichen Fasermaterials zunehmend an Bedeutung. Für die weitere Rationalisierung der Fasergewinnung aus Pflanzenteilen liegt der Schwerpunkt nunmehr offensichtlich beim Gewinnen textiltechnisch in verfügbaren Technologien verarbeitungsfähiger Fasermaterialien aus dem gewonnenen Erntegut. Das Erntegut selbst betrifft insbesondere Hanf, Flachs und Leinen. Technische Lösungen für die Fasergewinnung aus Pflanzenteilen sind auch in neuerer Zeit bereits bekannt gemacht worden.

So beschreibt die DE 90 12 354.9 U1 eine Vorrichtung zum Aufbereiten faserhaltiger Pflanzenkörper, die in folgender Weise charakterisiert werden kann: Das von den Wurzelballen getrennte Erntegut wird vorzugsweise von der Erntemaschine selbst zunächst vor einer Einzugswalze angestaut, von dieser Einzugswalze erfaßt und in einem Förderkanal einer Bearbeitungsstation zugeführt. Dort erfolgt unter dem Einfluß rotierender Schlagwerkzeuge das Umbrechen der Pflanzenteile an einer Brechkante und das tangentiale Abschleudern der gebrochenen Pflanzenteile. Diese werden von Transportwalzen erfaßt, einer weiteren Bearbeitungsstation oder nachgeschalteten Trenneinrichtungen zugeführt.

Der Mangel dieser technischen Lösung besteht darin, daß infolge des Aufschließens des Fasermaterials an Brechkanten zunächst nur mehr oder weniger lange Bruchstücke der aufzubereitenden Pflanzenteile erhalten werden und die faserigen Anteile nur unzureichend vom nichtfaserigen Material getrennt werden.

Eine weitere technische Lösung zur Entfaserung bzw. Entholzung von Bastfasergewächsen macht die DE 195 18 188 C2 bekannt. Dort wird vorgesehen, das Ausgangsmaterial vor der Entfaserung schüttbar vorzuzerkleinern, die zerkleinerten Pflanzenteile anschließend in einer hochtourigen Mühle zu entfasern und in einem weiteren Arbeitsschritt die abgelösten Schäben von den Fasern zu trennen. Dieser Lösung ist immanent, daß die drei erforderlichen Verfahrensschritte in voneinander getrennten technischen Einrichtungen durchgeführt werden.

Den bekannten technischen Lösungen haftet der gemeinsame Mangel an, daß für die Gewinnung von störstoffarmen Fasermaterial aus faserhaltigen Pflanzenteilen ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand betrieben werden muß. Dies verteuert den Aufbereitungsprozeß, ohne daß eine ausreichende Gewähr für die Gewinnung von weiterverarbeitungsfähigem Rohfasermaterial gegeben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb im Schaffen einer technischen Lösung für die Gewinnung von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen, mit deren Hilfe die Mängel des bekannten Standes der Technik überwunden werden.

Insbesondere wird eine Lösung für den Einsatz unaufbereiteter Pflanzenteile und für das vereinfachte und verschleißarme Aufschließen der Pflanzenteile in Fasermaterial und Schäben benötigt. Die zu schaffende technische Lösung soll zugleich in wirtschaftlicher und energetischer Hinsicht bekannten Techniken deutlich überlegen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Danach besteht das Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen aus Verfahrensschritten, die den unmittelbaren Einsatz von vorbereitetem Erntegut, dessen Zuführung zu einer Bearbeitungsstation und das Abführen der dabei gewonnenen Materialfraktionen vorsehen. Die verfahrenstechnische Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsschritt einem Vorratsstapel das vorgelegte Erntegut entnommen wird. In einem zweiten Arbeitsschritt wird ein Materialstrang mit überwiegend zweidimensionaler Ausrichtung der Pflanzenteile gebildet.

Ein dritter Arbeitsschritt sieht vor, den gebildeten Materialstrang in den Arbeitsbereich der Aufbereitungsstation zu führen.

Anschließend wird das gleichzeitige Zerkleinern, Zerfasern und das Trennen von Fasern und nichtfaserigen Bestandteilen vorgenommen.

Schließlich erfolgt in einem fünften Arbeitsschritt das getrennte Abführen des gewonnenen Wirrfasermaterials und der nichtfaserigen Pflanzenbestandteile. Der dominierende Vorteil dieser verfahrenstechnischen Lösung besteht darin, daß sie im wesentlichen in einer einfach gestalteten einheitlichen Vorrichtung realisierbar ist und mit vergleichsweise geringem aparatetechnischen und logistischen Aufwand durchgeführt werden kann. Das schließt zugleich den Vorteil eines vergleichbar geringen energetischen Aufwandes ein.

Das Erntegut muß keiner besonderen Vorbereitung unterzogen werden. Das Entnehmen des Erntegutes vom Vorratsstapel, die Ausbildung zu einem besonderen Materialstrang, die mechanische Bearbeitung der Pflanzenteile, das Trennen von faserigen und nichtfaserigen Anteilen und das getrennte Abführen der unterschiedlichen Materialfraktionen erfolgt praktisch in einem ununterbrochenem Arbeitsgang. Für das Erfüllen höherer Qualitätsansprüche ist natürlich das kaskadenförmige Hintereinanderschalten mehrerer ähnlicher Bearbeitungsstationen bzw. das Führen ausgewählter Materialströme im Kreislauf möglich.

Es ist vorgesehen, das vorgelegte Erntegut in Form von getrocknetem, teilweise angetrocknetem und nicht schütt- oder fließfähigem Pflanzenmaterial einzusetzen. Das Pflanzenmaterial kann durch das angewendete Ernteverfahren in unterschiedlicher Weise vorgebrochen, vorzerkleinert und/oder vorverdichtet sein. In der entsprechend vorliegenden Form wird dieses Erntegut ohne weitere Vorbehandlung dem Vorratsstapel entnommen. Dabei kann es von einem Wickelballen, einem Preßballen, einem Quaderballen, einem Mattenstapel, einem Preßstrang oder einem losen Haufwerk entnommen werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, den vom Vorratsstapel entnommenen Materialstrang zu pressen oder zu strecken.

Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, das dem Vorratsstapel entnommene vorgelegte Erntegut beim Zuführen zur Bearbeitungsstation aufzulockern. Es hat sich gezeigt, das allein die unterschiedlichen Materialzuführungen zum Arbeitsbereich der Werkzeuge der Bearbeitungsstation zu verschiedenen Aufbereitungs- und Faserqualitäten führen, womit zielgerichtet auf die gewünschte Beschaffenheit des zu gewinnenden Wirrfasermaterials Einfluß genommen werden kann.

Weitere Gestaltungsmöglichkeiten bietet das Verfahren im Zusammenhang mit der geometrischen Ausrichtung der Zuführung des Materialstrangs in den Arbeitsbereich der Werkzeuge der Bearbeitungsstation. So ist es möglich, den Materialstrang entweder tangential oder annähernd radial in den Arbeitsbereich der rotierenden Werkzeuge der Bearbeitungsstation zu führen. In beiden Fällen werden unterschiedliche Wirkungen hinsichtlich des Aufschlußgrades, der Faserlänge und der Beschaffenheit des erzeugten Wirrfasermaterials erzielt.

Die Bearbeitungsstation ist dadurch charakterisiert, daß unter Einsatz einer Aktiv-Passiv-Werkzeugkombination das Pflanzenmaterial aufgeschlossen und die nichtfaserigen Schäben vom faserigen Materialanteil abgetrennt werden. Kennzeichnend für die entwickelte verfahrenstechnische Lösung ist dabei, daß der Aufschluß des Pflanzenmaterials im wesentlichen durch den Energieeintrag in den zugeführten Materialstrang erfolgt, wobei die Passivwerkzeugelemente überwiegend Führungs- und Leiteinrichtungen sind. Dies kommt der angestrebten verschleißarmen und damit kostengünstigen Durchführung des Verfahrens entgegen.

In besonderen Ausführungsvarianten kann die eigentliche Bearbeitung des Materialstrangs in der vorgesehenen Bearbeitungsstation unter Einsatz eines Schlägerrotors mit integrierter Sichteinrichtung erfolgen. Dabei wird zunächst das Pflanzenmaterial aufgeschlossen und anschließend im gleichen Arbeitsgang der faserige Materialanteil von den Schäben abgetrennt.

Es ist möglich, am Rotor der Bearbeitungsstation neben den Schlagwerkzeugen auch Kämmwerkzeuge anzuordnen, wobei die unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeuge sowohl nebeneinander als auch hintereinander angeordnet werden können. Diese Werkzeuganordnung führt zu wirksamen Aufschlußeffekten und zu einem gewinnbaren Wirrfasermaterial mit bereits überwiegend längsgerichteten Einzelfasern im entstehenden Faserstrang. In einer weiteren Ausführungsvariante kann durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Werkzeuge der Bearbeitungsstation der sich bildende Wirrfaserstrang gestreckt und/oder beschleunigt werden. Damit ermöglicht das entwickelte Verfahren unter Beachtung der vorgesehenen Weiterverarbeitung des zu erzeugenden Wirrfasermaterials die Gewinnung von Fasersträngen in unterschiedlicher Qualität.

Die entwickelte verfahrenstechnische Lösung läßt darüber hinaus den Austrag der gewonnenen Materialfraktionen aus der Bearbeitungsstation in unterschiedlicher Weise zu. Einerseits ist es möglich, das erzeugte Wirrfasermaterial und/oder die abgetrennten Schäben mittels eines Förderluftstromes aus der Bearbeitungsstation auszutragen.

Andererseits kann diese Aufgabe auch durch mechanische Leiteinrichtungen erfüllt werden. Eine Kombination beider Austragstechniken ist ebenfalls möglich.

Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, das in der Bearbeitungsstation abgetrennte Wirrfasermaterial und/oder die abgetrennten Schäben durch die zyklonartige Ausbildung des Gehäuses der Bearbeitungsstation unter der Wirkung der Fliehkräfte aus der Bearbeitungsstation auszutragen. Auch bei dieser Austragsvariante kann gleichzeitig eine Auftrennung des aufgeschlossenen Materials in den faserigen Materialstrang aus Wirrfasermaterial und in die nichtfaserigen Bestandteile erfolgen. Neben den durch die vorgeschlagene Verfahrenstechnik erzielbaren unmittelbaren Aufbereitungseffekten ist es möglich, das in der Bearbeitungsstation erzeugte Wirrfasermaterial in einer Nachbehandlungsstation mittels Kämmmaschinen, Rütteltischen, Hordenschüttlern und/oder Vibrationssieben nachzureinigen. Schließlich können zumindest die Prozeduren Aufschließen der Pflanzenteile, Abführen der erzeugten Materialfraktionen und Nachbehandeln des Wirrfasermaterials wiederholt ausgeführt werden.

Bereits bei der Reihenschaltung von zumindest zwei Bearbeitungsstationen können wünschenswerte zusätzliche Effekte erzielt werden. Beispielsweise ist es möglich, in aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen die Werkzeuge so unterschiedlich zu gestalten, daß in der ersten Bearbeitungsstation in Verbindung mit einer entsprechenden Gestaltung der Zuführstation der Schwerpunkt der Bearbeitung im Zerkleinern bzw. Einkürzen und in der zweiten Bearbeitungsstation der Schwerpunkt im Herausbilden eines Wirrfasermaterials mit hoher Faserqualität liegt. Das Aufschließen der faserhaltigen Pflanzenteile wird dabei als das gleichzeitige Zerkleinern, Zerfasern und Trennender Fasern und der nichtfaserigen Bestandteile verstanden.

Die Vorteile der vorgeschlagenen verfahrenstechnischen Lösung bestehen zusammengefaßt insbesondere darin, daß mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln sowie mit geringem spezifischen Energieaufwand kostengünstig und verschleißarm aus faserhaltigen Pflanzenteilen ein Wirrfasermaterial mit hohem Reinheitsgrad gewonnen werden kann. Die Zusammenfassung verschiedener verfahrenstechnischer Prozeduren in einem zusammenhängenden ununterbrochenen Arbeitsgang erweist sich gegenüber bisher bekannten technischen Lösungen als vorteilhaft.

Die Zusammenfassung verschiedener verfahrenstechnischer Prozeduren in einem zusammenhängenden ununterbrochenen Arbeitsgang erweist sich gegenüber bisher bekannten technischen Lösungen als vorteilhaft.

Die Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen, die im wesentlichen aus einer Zuführeinrichtung, aus einer Bearbeitungsstation und aus Einrichtungen zum Abführen der gewonnenen Materialfraktionen besteht. Die besonderen Kennzeichen dieser Vorrichtung sind dadurch charakterisiert, daß in der Zuführungsstation Führungs- und/oder Förderwalzen angeordnet sind, mit deren Hilfe ein mit überwiegend zweidimensionaler Ausrichtung der Pflanzenteile matten- oder strangförmiger Materialfluß gebildet wird. In der Bearbeitungsstation sind weiterhin den zuführenden Materialstrom umlenkende rotierende Werkzeuge angeordnet, die gleichzeitig die zugeführten Pflanzenteile aufschließen und das faserförmige Material von den nichtfaserigen Schäben trennen.

Schließlich sind in oder an der Bearbeitungsstation Leiteinrichtungen angeordnet, die das Herausführen des gebildeten Wirrfasermaterials aus dem Arbeitsbereich der rotierenden Werkzeuge sichern. Diese Leiteinrichtungen greifen im wesentlichen zwischen die rotierenden Werkzeuge feststehend ein und verhindern damit das Umwickeln des Rotors mit den faserhaltigen Pflanzenteilen und/oder mit dem erzeugten Wirrfasermaterial. Gleichzeitig wird damit vermieden, daß insbesondere die gewonnenen Fasern mehrfach in den Arbeitsbereich der Aufschlußwerkzeuge gelangen und damit möglicherweise unnötig stark mechanisch beansprucht werden.

Zum Ausprägen der möglichst zweidimensionalen Ausrichtung der Pflanzenteile im zugeführten Materialstrang können die Walzen der Zuführungsstation als Streckwalzen ausgebildet sein, die den Materialstrang einerseits beschleunigen und andererseits zu einer möglichst parallelen Ausrichtung der einzelnen faserhaltigen Pflanzenteile führen.

Es ist vorgesehen, die Führungs- und/oder Förderwalzen der Zuführstation paarweise und gegebenenfalls mehrfach nacheinander anzuordnen.

Ein ähnlicher Effekt wird erzielt, wenn die Führungs- und/oder Förderwalzen der Zuführstation an einem Fördertisch mit verstellbarem Abstand zur Fördertischebene angeordnet werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Fördertisch horizontal, geneigt oder vertikal ausgerichtet ist.

Zur Verbesserung der Klemmwirkung bei der Materialzuführung ist es möglich, zwischen dem Fördertisch und den Führungs- und/oder Förderwalzen muldenförmige Einsätze anzuordnen.

Diese Ausführungsvariante ermöglicht es auf einfache Weise, den der Bearbeitungsstation zuzuführenden Materialstrang aus faserförmigen Pflanzenteilen in gewünschter Weise auszurichten, zu formen und gegebenenfalls zu verdichten.

Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, die Zuführstation als einen sich erweiternden Förderkanal auszubilden, in dem Auflockerungsförderwalzen angeordnet sind, mit deren Hilfe der zugeführte Materialstrang aus faserhaltigen Pflanzenteilen aufgelockert wird.

Der Zuführkanal kann an der Bearbeitungsstation so angeordnet werden, daß er entweder tangential oder annähernd radial an den Bearbeitungsbereich der rotierenden Werkzeuge der Bearbeitungsstation heranreicht.

Die Bearbeitungsstation wird grundsätzlich als Aktiv-Passiv- Werkzeugkombination ausgebildet. In markanter Weise wird das Passivwerkzeug vom besonders gestalteten Einbauten der Bearbeitungsstation gebildet, wobei auf verschleißende Brech- oder Schneidkanten, die mit den rotierenden Aktivwerkzeugen zusammenwirken könnten, verzichtet wird. Die Aktivwerkzeuge sind an einem Rotor angelenkte Schlag- und/oder Kämmwerkzeuge, die allein durch das Umlenken und/oder Eingreifen in den zugeführten Materialstrang die gewünschte Aufschluß- und/oder Zerfaserungswirkung erzielen.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist in der Bearbeitungsstation ein Schlägerrotor mit integrierter Sichteinrichtung angeordnet. Dabei erfüllt der Schlägerrotor mit seinen Aktivwerkzeugen gleichzeitig die Funktion des mechanischen Bearbeitens und Förderns des zugeführten Materialstrangs und gegebenenfalls auch den Transport eines Trägerluftstroms, der anderenfalls von einem separaten Gebläse erzeugt werden kann.

Als rotierende Werkzeuge sind in der Bearbeitungsstation vorzugsweise Schlag- und Kämmwerkzeuge nebeneinander und/oder nacheinander auf einem gemeinsamen rotierenden Grundkörper angeordnet. Diese Variabilität ermöglicht es, in unterschiedlicher Weise auf den zugeführten Materialstrang mechanisch einzuwirken und damit die Beschaffenheit des gewonnenen Wirrfasermaterials und der Schäben in wünschenswerter Weise zu beeinflussen.

Allein durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Führungs- und Förderwalzen in der Zuführstation und der Aktivwerkzeuge am rotierenden Grundkörper der Bearbeitungsstation kann eine unterschiedliche Bearbeitungsqualität erreicht werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Werkzeuge der Bearbeitungsstation eine den bearbeiteten Materialstrang aus Pflanzenteilen beschleunigende und das Fasermaterial streckende erhöhte Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Führungs- und Förderwalzen in der Zuführungsstation aufweisen.

Bevorzugt soll die Umfangsgeschwindigkeit der Aktivwerkzeuge in der Bearbeitungsstation gegenüber der Fördergeschwindigkeit des zugeführten Materialstrangs aus faserhaltigen Pflanzenteilen um 50% erhöht sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist als Leiteinrichtung zum Herausführen des Wirrfasermaterials aus der Bearbeitungsstation ein Förderluftgebläse angeordnet. Zum Zwecke der Vermeidung von Staubemissionen wird dieses Förderluftgebläse bevorzugt als Saugzuggebläse hinter der Bearbeitungsstation angeordnet.

Alternativ dazu oder in Verbindung mit einem Förderluftgebläse können als Leiteinrichtung zum Herausführen des Wirrfasermaterials aus der Bearbeitungsstation zwischen die Aktivwerkzeuge der Bearbeitungsstation eingreifende Leitfinger angeordnet sein.

Zum getrennten Abführen des gewonnenen Wirrfasermaterials und/oder der erzeugten Schäben aus der Bearbeitungsstation ist das Gehäuse der Bearbeitungsstation in einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung zyklonartig ausgebildet.

Weiterhin ist es möglich, den Arbeitsspalt zwischen den rotierenden Werkzeugen und den passiven Elementen der Aktiv-Passiv- Werkzeugkombination, beispielsweise dem den Schlägerrotor umgebenden Siebkorb, einstellbar zu gestalten. Auf diese Weise kann bereits durch Veränderungen der Größe des einstellbaren Arbeitspaltes wirksam auf die Beschaffenheit des gewonnenen Wirrfasermaterials und der nichtfaserigen Bestandteile im Austrag aus der Bearbeitungsstation Einfluß genommen werden.

Schließlich kann mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung auch durch die Gestaltung der Aktivwerkzeuge auf den Aufbereitungsprozeß Einfluß genommen werden.

Dazu sind die Arbeitsflächen der als Schlagwerkzeuge ausgebildeten rotierenden Werkzeuge wahlweise als keilförmige Schlagkante, als hinterschnittene Schlagkante oder als stumpfe Hammerfläche ausgebildet.

Analog zur vorgeschlagenen verfahrenstechnischen Lösung bietet somit auch die entwickelte Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Voraussetzungen, mit deren Hilfe insbesondere der apparatetechnische Aufwand, der erforderliche Energieeinsatz und die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebes gegenüber bekannten technischen Problemlösungen vorteilhaft gestaltet werden kann. Der mögliche Verzicht auf Schlagkanten oder Gegenschneiden im Bereich der Bearbeitungsstation außerhalb der rotierenden Werkzeuge wirkt nicht nur verschleißmindernd, sondern ermöglicht zugleich die vorteilhafte Beeinflußbarkeit der Faserqualität.

Als nicht zu unterschätzender Vorteil ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die Elemente der vorgeschlagenen Vorrichtung in sehr kompakter Form platzsparend anzuordnen.

Die Erfindung soll nachstehend mittels Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der beigefügten Zeichnung zeigen

Fig. 1 die schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit horizontal ausgerichtetem Fördertisch in der Zuführstation und mit nacheinander am Schlägerrotor der Bearbeitungsstation angeordneten Schlag- und Kämmwerkzeugen;

Fig. 2 die schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vertikaler Zuführung des aufgelockerten Materialstranges aus faserhaltigen Pflanzenteilen zur Bearbeitungsstation;

Fig. 3 die schematische Schnittdarstellung der muldenartigen Einsätzen zwischen Fördertisch und Führungs- und/oder Förderwalzen.

Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel 1

Gemäß Fig. 1 und 3 besteht eine Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen aus einer Zuführstation 1, einer Bearbeitungsstation 3 und Leiteinrichtungen 7 zum Abführen des gewonnenen Wirrfasermaterials 6.

Als Zuführstation 1 dient ein etwa horizontal ausgerichteter Fördertisch 8 in Form einer metallischen Gleitebene. Oberhalb dieses Fördertischs 8 sind insgesamt drei Führungs- und Förderwalzen 2 im Abstand von jeweils 400 mm angeordnet. Die Oberflächen der ersten beiden Führungs- und Förderwalzen 2 sind so profiliert, daß erhöhte Reibungswerte im Kontakt mit dem Materialstrang 4 realisiert werden können. Dagegen verfügt die unmittelbar vor der Bearbeitungsstation 3 angeordnete Führungs- und Förderwalze 2 über eine glatte Oberfläche. Die Abstände der Führungs- und Förderwalzen 2 zum Fördertisch 8 verringern sich in Richtung der Bearbeitungsstation 3.

Zur Verbesserung der Klemmwirkung des Materialstrangs bei der Materialzuführung sind vorteilhafterweise zwischen dem Fördertisch 8 und den Führungs- und Förderwalzen 2 Einsätze 17 mit muldenförmiger Ausbildung angeordnet. Damit wird die Angriffsfläche der Führungs- und Förderwalzen 2 wesentlich vergrößert. Der Fördertisch 8 endet unmittelbar vor der Bearbeitungsstation 3 und schließt praktisch am Gehäuse der Bearbeitungsstation 3 an. Im oberen Bereich stellt das Gehäuse der Bearbeitungsstation 3 lediglich den Berührungsschutz für die rotierenden Werkzeuge 5 dar. Als passives Element der Aktiv-Passiv-Kombination der Bearbeitungsstation ist unterhalb der Ebene des Fördertischs 8 ein spiralförmig ausgebildeter Siebkorb ausgebildet. Der Arbeitsspalt 15 zwischen den äußeren Kanten der rotierenden Werkzeuge 5 und der inneren Siebkorbfläche ist einstellbar gestaltet.

Am Schlägerrotor der Bearbeitungsstation 3 sind um ca. 90° versetzt insgesamt vier Werkzeugsätze angelenkt. Jeweils um 180° versetzt sind jeweils ein Satz Schlagwerkzeuge 12 und Kämmwerkzeuge 13 am Schlägerrotor angeordnet.

An der der Zuführstation 1 gegenüberliegenden Seite der Bearbeitungsstation 3 ist eine Leiteinrichtung 7 für das Abführen des gewonnenen Wirrfasermaterials 6 angeordnet. Als Teil der Leiteinrichtung 7 greifen dazu Leitfinger 14 zwischen die rotierenden Werkzeuge und verhindern damit das Umschlingen des Schlägerrotors der Bearbeitungsstation durch den geförderten und bearbeiteten Materialstrang 4.

Infolge der mechanischen Belastung des verdichteten und der Bearbeitungsstation 3 zugeführten Materialstrangs 4 durch die rotierenden Werkzeuge 5, die mit einer einstellbaren Umfangsgeschwindigkeit zwischen 40 und 120 m/s auf den Materialstrang einwirken, wird das faserige Material der Pflanzenteile von dem nichtfaserigen Material, den Schäben, getrennt. Die faserigen Anteile werden durch die Kämmwerkzeuge 13 gerichtet und die zerkleinerten Schäben durch den Siebkorb aus der Bearbeitungsstation 3 ausgetragen.

Die Arbeitsfläche der Schlagwerkzeuge 16 sind dabei als stumpfe Hammerflächen ausgebildet, so daß es zum Anbrechen der Pflanzenteile und nur im untergeordnetem Maße zum Abtrennen der Einzelfasern von den nichtfaserigen Bestandteilen kommt.

Für den Aufschluß des den Vorratsstapel entnommenen Materialstrang 4 wird dieser zunächst in die Bearbeitungsstation eingeführt, bis er zwischen dem Fördertisch 8 und der ersten Führungs- und Förderwalze 2 kraftschlüssig erfaßt ist. Danach werden die Antriebe für die Führungs- und Förderwalzen 2 und für den Schlägerrotor in Gang gesetzt. Beim Transport des Materialstrangs 4 durch die Zuführstation 1 kommt es zum Verdichten und Stabilisieren des Materialstrangs 4, der auf diese Weise unter Verzicht auf stationäre Schlag- oder Scherkanten durch die rotierenden Werkzeuge 5 der Bearbeitungsstation 3 mechanisch bearbeitet wird. Die rotierenden Werkzeuge 5 übernehmen gleichzeitig den Transport des gewonnenen Wirrfasermaterials 6 zur Leiteinrichtung 7. Die anfallenden Schäben als die Bruchstücke des nichtfaserigen Pflanzenmaterials werden überwiegend den Siebkorb der Bearbeitungsstation 3 passieren und können von dort separat zur weiteren Verwendung abgeführt werden.

Für die Nachreinigung des gewonnenen Wirrfasermaterials 6 kann dieses bedarfsweise zusätzlich mittels nachgeschalteter Einrichtungen von verbliebenen Schäben getrennt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Gemäß Fig. 2 sind für die Aufnahme und Förderung eines Materialstrangs 4 aus faserhaltigen Pflanzenteilen Führungs- und Förderwalzen 2 paarweise angeordnet. Während das erste Walzenpaar den Materialstrang 4 kraftschlüssig erfaßt, dient einem weiteren darunter angeordnetem Paar von Auflockerungsförderwalzen 10 der Auflockerung des Materialstrangs 4.

Zwischen diesen Auflockerungsförderwalzen 10 und der Bearbeitungsstation 3 befindet sich der Zuführkanal 11 als ein sich erweiternder Förderkanal 9, mit dessen Hilfe der aufgelockerte Materialstrang 4 mit vergleichsweise geringer Stabilität dem Angriff der rotierenden Werkzeuge 5 ausgesetzt wird.

Die rotierenden Werkzeuge sind um etwa 90° versetzt am Schlägerrotor angelenkt, wobei jeweils Schlagwerkzeuge 12 und Kämmwerkzeuge 13 wechselseitig nebeneinander am Schlägerrotor angelenkt sind.

An der Zuführstelle des Materialstrangs 4 werden die Pflanzenteile durch die Schlagwerkzeuge 12 angebrochen und aufgeschlossen und unter der Wirkung der Kämmwerkzeuge 13 dem erforderlichen Trennprozeß von faserigen und nichtfaserigen Pflanzenanteilen unterzogen. Während durch den Einsatz von Leitfingern 14, die zwischen die rotierenden Werkzeuge 5 in die Bearbeitungsstation 3 eingreifen, das Wirrfasermaterial 6 seitlich aus der Bearbeitungsstation 3 ausgetragen wird, gelangt das nichtfaserige Material in Form von Schäben infolge angreifender Radialkräfte sowie unter der Wirkung der Schwerkraft unterhalb der Leiteinrichtung 7 durch das als Stegsieb ausgebildete passive Element der Bearbeitungsstation 3 zur Weiterverarbeitung.

Gegenüber dem Ausführungsbeispiel 1 werden mit der im Ausführungsbeispiel 2 vorgesehenen Verfahrensweise deutlich veränderte Qualitäten des gewonnenen Wirrfasermaterials 6 erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Zuführstation

2

Führungs- und Förderwalzen

3

Bearbeitungsstation

4

Materialstrang

5

rotierende Werkzeuge

6

Wirrfasermaterial

7

Leiteinrichtung

8

Fördertisch

9

sich erweiternder Förderkanal

10

Auflockerungsförderwalze

11

Zuführkanal

12

Schlagwerkzeug

13

Kämmwerkzeug

14

Leitfinger

15

Arbeitsspalt

16

Arbeitsfläche des Schlagwerkzeugs

17

muldenartige Einsätze am Fördertisch

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen durch Einsatz von vorbereitetem Erntegut, dessen Zuführung zu einer Bearbeitungsstation und dem Abführen der gewonnenen Materialfraktionen, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Arbeitsschritt vorgelegtes Erntegut dem Vorratsstapel entnommen wird,
daß in einem zweiten Arbeitsschritt ein Materialstrang mit überwiegend zweidimensionaler Ausrichtung der Pflanzenteile gebildet wird,
daß in einem dritten Arbeitsschritt der gebildete Materialstrang in den Arbeitsbereich der Aufbereitungsstation geführt wird;
daß in einem vierten Arbeitsschritt das gleichzeitige Zerkleinern, Zerfasern und das Trennen von Fasern und nichtfaserigen Bestandteilen vorgenommen wird und
daß in einem fünften Arbeitsschritt das getrennte Abführen des Wirrfasermaterials und der nichtfaserigen Pflanzenbestandteile erfolgt.

2. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgelegte Erntegut in Form von getrocknetem, teilweise angetrocknetem, nicht schütt- oder fließfähigem Pflanzenmaterial, das durch das angewendete Ernteverfahren in unterschiedlicher Weise vorgebrochen, vorzerkleinert und/oder verdichtet sein kann, dem Vorratsstapel entnommen wird.

3. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenmaterial von einem Wickelballen, einem Preßballen, einem Quaderballen, einem Mattenstapel, einem Preßstrang oder einem losen Haufwerk entnommen wird.

4. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entnommene Materialstrang gepreßt und/oder gestreckt wird.

5. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Vorratsstapel entnommene vorgelegte Erntegut beim Zuführen zur Bearbeitungsstation aufgelockert wird.

6. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrang tangential in den Bereich der Arbeitsrichtung der rotierenden Werkzeuge der Bearbeitungsstation geführt wird.

7. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrang annähernd radial in den Arbeitsbereich der rotierenden Werkzeuge der Bearbeitungsstation geführt wird.

8. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bearbeitungsstation unter Einsatz einer Aktiv-Passiv- Werkzeugkombination das Pflanzenmaterial aufgeschlossen und die Schäben vom faserigen Materialanteil abgetrennt werden.

9. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bearbeitungsstation unter Einsatz eines Schlägerrotors mit integrierter Sichteinrichtung das Pflanzenmaterial aufgeschlossen und die Schäben vom faserigen Materialanteil abgetrennt werden.

10. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Anordnung von Schlag- und Kämmwerkzeugen in der Bearbeitungsstation das zugeführte Pflanzenmaterial aufgeschlossen und die faserigen Materialanteile von den Schäben abgetrennt werden.

11. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Werkzeuge in der Bearbeitungsstation der sich bildende Wirrfaserstrang gestreckt und/oder beschleunigt wird.

12. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Bearbeitungsstation erzeugte Wirrfasermaterial und/oder die abgetrennten Schäben mittels Förderluftstrom und/oder mechanischen Leiteinrichtungen aus der Bearbeitungsstation ausgetragen wird.

13. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Bearbeitungsstation erzeugte Wirrfasermaterial und/oder die abgetrennten Schäben durch die zyklonartige Ausbildung des Gehäuses der Bearbeitungsstation unter der Wirkung der Fliehkräfte aus der Bearbeitungsstation ausgetragen werden.

14. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Bearbeitungsstation erzeugte Wirrfasermaterial in einer Nachbehandlungsstation mittels Kämmmaschinen, Rütteltischen, Hordenschüttlern und/oder Vibrationssieben nachgereinigt wird.

15. Verfahren zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Prozeduren Aufschließen, Abführen und Nachbehandeln wiederholt ausgeführt werden.

16. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen, bestehend aus einer Zuführeinrichtung, einer Bearbeitungsstation und Einrichtungen zum Abführen der gewonnenen Materialfraktionen, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Zuführungsstation (1) einen mit überwiegend zweidimensionaler Ausrichtung der Pflanzenteile matten- oder strangförmigen Materialfluß bildende Führungs- und/oder Förderwalzen (2) angeordnet sind,
daß in der Bearbeitungsstation (3) den zugeführten Materialstrang (4) umlenkende, gleichzeitig aufschließende und das faserförmige Material von den Schäben trennende rotierende Werkzeuge (5) angeordnet sind und
daß an der Bearbeitungsstation (3) das Herausführen des gebildeten Wirrfasermaterials (6) aus dem Arbeitsbereich der rotierenden Werkzeuge (5) sichernde Leiteinrichtungen (7) angeordnet sind.

17. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (2) der Zuführungsstation (1) als den Materialstrang (4) beschleunigende Streckwalzen ausgebildet sind.

18. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und/oder Förderwalzen (2) der Zuführstation (1) paarweise und gegebenenfalls mehrfach nacheinander angeordnet sind.

19. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und/oder Förderwalzen (2) der Zuführstation (1) an einem Fördertisch (8) mit verstellbarem Abstand zur Fördertischebene angeordnet sind.

20. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fördertisch (8) die Klemmwirkung zwischen Fördertisch (8) und den Führungs- und/oder Förderwalzen (2) verbessernde muldenförmige Einsätze (17) angeordnet sind.

21. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführstation (1) als sich erweiternder Förderkanal (9) mit darin den zugefülu ten Materialstrang (4) auflockernden Auflockerungs förderwalzen (10) ausgebildet ist.

22. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (11) der Zuführstation (1) tangential am Bearbeitungsbereich der rotierenden Werkzeuge (5) der Bearbeitungsstation (3) angeordnet ist.

23. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (11) der Zuführstation (1) annähernd radial am Bearbeitungsbereich der rotierenden Werkzeuge (5) der Bearbeitungsstation (3) angeordnet ist.

24. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (3) eine Aktiv-Passiv-Werkzeugkombination ist.

25. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bearbeitungsstation (3) ein Schlägerrotor mit integrierter Sichteinrichtung angeordnet ist.

26. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als rotierende Werkzeuge (5) in der Bearbeitungsstation (3) Schlag- und Kämmwerkzeuge (12, 13) nebeneinander oder nacheinander auf einem gemeinsamen rotierenden Grundkörper angeordnet sind.

27. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (5, 12, 13) der Bearbeitungsstation (3) eine den bearbeiteten Materialstrang (4) aus Pflanzenteilen beschleunigende und das Fasermaterial streckende erhöhte Umfangsgeschwindigkeit aufweisen.

28. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach dem Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (5, 12, 13) der Bearbeitungsstation (3) eine gegenüber der Fördergeschwindigkeit des zugeführten Materialstrangs (4) um wenigstens 50% erhöhte Umfangsgeschwindigkeit aufweisen.

29. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiteinrichtung (7) zum Herausführen des Wirrfasermaterials (6) aus der Bearbeitungsstation (3) ein Förderluftgebläse angeordnet ist.

30. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiteinrichtung (7) zum Herausführen des Wirrfasermaterials (6) aus der Bearbeitungsstation (3) zwischen die Werkzeuge (5, 12, 13) der Bearbeitungsstation (3) eingreifende Leitfinger (14) angeordnet sind.

31. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zum getrennten Abführen des Wirrfasermaterials (6) und/oder der erzeugten Schäben das Gehäuse der Bearbeitungsstation (3) zyklonartig ausgebildet ist.

32. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der der Arbeitsspalt (15) zwischen den rotierenden Werkzeugen (5) und den passiven Elementen der Aktiv-Passiv-Werkzeugkombination, beispielsweise dem Siebkorb, einstellbar gestaltet ist.

33. Vorrichtung zum Herstellen von Wirrfasermaterial aus Pflanzenteilen nach einem der Ansprüche 16 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (16) der als Schlagwerkzeuge (12) ausgebildeten rotierenden Werkzeuge (5) als keilförmige Schlagkante, als hinterschnittene Schlagkante oder als stumpfe Hammerfläche ausgebildet ist.