DE2123379A1 - Fiber mat - Google Patents
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Description
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HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKERHÖGER - LEGAL RIGHT-GRIESSBACH - HAECKER
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11. Mai 1971
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May 11, 1971
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U.S.Ser.No. 36,731U.S.Ser.No. 36.731
Universal Oil Products CompanyUniversal Oil Products Company
30 Algonquin Road30 Algonquin Road
Matte aus FasermaterialMat made of fiber material
Die Erfindung bezieht sich auf eine Matte aus Fasermaterial zum Inkontaktbringen des Fasermateriales mit einer Fließmediumströmung. The invention relates to a mat made of fiber material for bringing the fiber material into contact with a flow medium flow.
Die Verwendung von Kontaktierungsmaterialien verschiedener Arten, Formen und Stoffe ist sowohl für den Hausgebrauch als auch bei industriellen Anwendungen allgemein bekannt. Beispiele sind Anwendungen für Filtrierzwecke, bei denen Fasern unterschiedlicher Sorten verwendet werden, um Festteilchen aus einem Fließmediumstrom auszufiltern, ferner Anwendungen für katalytische Reaktionen, bei denen Kontaktierungsmaterialien in Faser- oder Teilchenform für verschiedene Arten vonThe use of contacting materials of various types, shapes and substances is both for domestic use as also well known in industrial applications. Examples are applications for filtering purposes, in which fibers of different Grades are used to filter solid particles out of a flowing medium stream, furthermore applications for catalytic reactions in which contacting materials in fiber or particulate form for different types of
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katalytischen Reaktionen in Raffinerien u.dgl. als Katalysatorbasis oder selbst als Katalysatoren verwendet werden, oder verschiedene Siebanwendungen, bei denen Kontaktierungsmaterialien verschiedener Formen verwendet werden, um Bestandteile von Fließmediumströmen abzutrennen oder zu adsorbieren.catalytic reactions in refineries and the like as a catalyst base or even be used as catalysts, or various sieve applications in which contacting materials various forms can be used to separate or adsorb constituents of flowing medium streams.
Alle Anwendungen dieser Art haben ein Hauptproblem zu lösen, das darin besteht, alle verfügbaren Kontaktierungsmaterialien in der wirksamsten Weise auszunutzen. Eine allgemein verwendete Lösung dieses Problemes besteht darin, einen gleichmäßigen Strom durch den Teil vorzusehen, der das Kontaktierungsmaterial enthält, d.h. einen Strom durch das Kontaktierungsmaterial, der für jedes einzelne Materialteilchen gleich groß ist.All applications of this type have one main problem to be solved, which is to solve all available contacting materials in the most effective way possible. A commonly used solution to this problem is to provide a uniform Provide power through the part that has the contacting material contains, i.e. a current through the contacting material that is the same for each individual material particle is.
Die Ausbildung eines gleichmäßigen Stromes durch das Kontaktierungsmaterial wurde bisher in verschiedener Art durch eine besondere Kammerkonstruktion oder das Vorsehen einer Prallanordnung bewerkstelligt. In Reaktionskammern wurden beispielsweise die Einlaß- und Auslaßverteiler oder die Verteilerkammern konisch mit abnehmender Querschnittsfläche ausgebildet, wobei die Konizität in einem bestimmten Verhältnis k zu der Geschwindigkeit der Strömung und der Größe der Einlaß- und Auslaßwände der die Kontaktierungsmaferialien enthaltenden Kammer standen, um so einen gleichmäßigen Strom durch die die Kontaktierungsmaterialien enthaltende Kammer zu erreichen. Eine weitere bisher verwendete Lösung bestand darin, die die Materialien enthaltende Kammer selbst konisch zu gestalten" und deren Konizität in bezug auf die Fließgeschwindigkeit und den Druck derart zu wählen, daß ein gleichmäßiger Strom durch die Kammer erzeugt wird. Diese und andere bekannteThe formation of a uniform flow through the contacting material has so far been accomplished in various ways by means of a special chamber construction or the provision of a baffle arrangement. In reaction chambers, for example, the inlet and outlet manifolds or the distribution chambers were designed to be conical with a decreasing cross-sectional area, the conicity being in a certain ratio k to the speed of the flow and the size of the inlet and outlet walls of the chamber containing the contacting materials, so as to be uniform To achieve current through the chamber containing the contacting materials. Another solution previously used has been to "conical" the chamber containing the materials itself and to select its conicity in terms of flow rate and pressure in such a way that a uniform flow is generated through the chamber. These and other known ones
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Lösungen komplizieren jedoch die Konstruktion der Kammer erheblich. Um eine Konizität in den Kontaktkammern oder in den Verteilungs- und Sammelteilen eines Reaktors zu erreichen, müssen diese mit schrägen oder geneigten Materialstücken aufgebaut werden. Bei großen Reaktoren bringt dies konstruktive Schwierigkeiten mit sich, die nur unter Verwendung von zusätzlichem Konstruktionsmaterial zu lösen sind und ein kompliziertes Fabrikationssystem notwendig machen können.However, solutions complicate the construction of the chamber considerably. To create a conicity in the contact chambers or in To reach the distribution and collection parts of a reactor, they have to be constructed with inclined or inclined pieces of material will. In the case of large reactors, this entails design difficulties that can only be achieved with the use of additional Construction material have to be solved and a complicated fabrication system can be necessary.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine für die Kontaktierung einer Pließmediumstromung geeignete Materialanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in sich selbst den Durchfluß regelt und damit ohne aufwendige Konstruktionen verwendet werden kann.The invention is now based on the object of providing a material arrangement suitable for contacting a flow of plating medium to create of the type mentioned, which regulates the flow in itself and thus without complex constructions can be used.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Fasermaterial derart mit einer vorbestimmten Struktur unterschiedlicher Dichte angeordnet ist, daß sich eine vorgegebene Verteilung der Strömung durch das Fasermaterial ergibt. Vorteilhafterweise ist das Fasermaterial derart angeordnet, daß sich bei der Verwendung der Matte in einer Kontaktierungskammer eine gleichmäßige Verteilung der Strömung ergibt.This is achieved according to the invention in that the fiber material is arranged with a predetermined structure of different density that a predetermined distribution the flow through the fiber material results. The fiber material is advantageously arranged such that When the mat is used in a contacting chamber, the flow is evenly distributed.
Eine solche Matte ist einfach und billig herzustellen, kann leicht an wechselnde Anforderungen angepaßt werden und vermeidet mit großer Sicherheit Verstopfungen oder - bei katalytischen Reaktionen - heiße Stellen in dem Kontaktierungsmaterial. Such a mat is simple and cheap to manufacture, can be easily adapted to changing requirements and avoids with great certainty blockages or - in the case of catalytic reactions - hot spots in the contacting material.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Matte rohrförmig und das Material schraubenförmig mit in vorbestimmter Weise unterschiedlicher Steigung angeordnet.According to one embodiment of the invention, the mat is tubular and the material is helical in a predetermined manner Way arranged different slope.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Matte ein Gewebe und das Fasermaterial mit in vorbestimmter V/eise unterschiedlichem Fadenabstand angeordnet.According to another embodiment of the invention, the mat is a woven fabric and the fiber material is in a predetermined manner arranged different thread spacing.
Nach einer xveiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Matte ein Vlies und das Fasermaterial mit in vorbestimmter Weise unterschiedlicher Anhäufung angeordnet.According to a further embodiment of the invention, the mat a fleece and the fiber material arranged with a predetermined amount of different accumulation.
Vorteilhafterweise weist die Matte eine gleichförmige Dicke auf. Das Fasermaterial kann mit einem Katalysator getränkt sein oder " aus einem Katalysator bestehen.Advantageously, the mat has a uniform thickness. The fiber material can be impregnated with a catalyst or "consist of a catalyst.
Das Fasermaterial kann vorgeformt oder es kann auch erst bei seinem Einbringen in einen Reaktor, eine Filterkammer u.dgl. mit der gewünschten Struktur geformt werden. Der Ausdruck "Fasermaterial" soll einen breiten Bereich von natürlichen oder synthetisch hergestellten Fasern sowie auch Garne oder Fäden aus natürlichen und synthetischen Fasern umfassen.The fiber material can be preformed or it can also only be used when it is introduced into a reactor, a filter chamber and the like. be shaped with the desired structure. The term "fibrous material" is intended to encompass a wide range of natural ones or synthetically produced fibers as well as yarns or threads made from natural and synthetic fibers.
Die Fasern oder Garne können verschiedene Formen annehmen und können in irgendeiner üblichen bekannten Art hergestellt sein. Beispielsweise können Aluminium-Silizium-Kurzstapelfasern J) dadurch hergestellt werden, daß ein aus geschmolzenem Aluminiuru- und Siliziumoxid (Ton- bzw. Kieselerde) nach unten fallender Strom mit einem Düsenstrom verblasen wird. Die sich so ergebende Faser ist in idealer Weise zur Herstellung von Matten durch Vakuumformung geeignet, wie dies weiter unten noch näher ausgeführt wird. Die Aluminium-Silizium-Faser kann ferner dadurch als Langstapelfaser gebildet werden, daß eine Schmelze aus Aluminium- und Siliziumoxid gesponnen wird. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Fasern besteht darin, daß eine feuerfeste anorganische Oxyderde, wie beispielsweise Tonerde,The fibers or yarns can take various forms and can be made in any conventionally known manner be. For example, aluminum-silicon short staple fibers J) can be produced in that a molten aluminum and silica (clay or silica) falling stream is blown with a jet stream. The resulting one Fiber is ideally suited for making mats by vacuum forming, as discussed below is detailed. The aluminum-silicon fiber can also be formed as a long staple fiber that a melt is spun from aluminum and silicon oxide. Another method of making fibers is that a refractory inorganic oxides such as alumina,
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mit einem faserformenden organischen Polymer gemischt wird, sodann die Fasern aus der Mischung gezogen oder gesponnen werden und anschließend das organische Polymer verbrannt wird. Die sich so ergebenden Pasern können dann mit einem Katalysator für die Verwendung in einem Reaktor imprägniert werden.is mixed with a fiber-forming organic polymer, then the fibers are drawn or spun from the mixture and then the organic polymer is burned. The resulting fibers can then be impregnated with a catalyst for use in a reactor.
Ferner können auch Glasfasern gezogen oder mit hohen Geschwindigkeiten aus einer Schmelze gesponnen werden, um so fortlaufende Faserstränge zu schaffen. Organische Fasern können durch Extrudieren, Spinnen oder Ziehen von organischen Schmelzen gebildet werden. Die vorerwähnten Fasern stellen jedoch keine Begrenzung für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung dar, sondern sind nur als Beispiel zu betrachten. Die Fasern oder Garne können auch von natürlich vorkommenden Materialien stammen, beispielsweise aus Baumwolle, Wolle usw. bestehen.Furthermore, glass fibers can also be drawn or at high speeds are spun from a melt in order to create continuous fiber strands. Organic fibers can by extruding, spinning or drawing organic melts. Put the aforementioned fibers however, do not constitute a limitation for use in the present invention, but are to be considered only as an example. The fibers or yarns can also come from naturally occurring materials such as cotton, wool, etc. exist.
Ein besonders günstiges Verfahren zum Herstellen einer Matte nach der Erfindung besteht darin, daß das Fasermaterial schraubenförmig auf eine zylindrische Form aufgewickelt und die Steigung der sich dabei ergebenden Windungen in vorbestinimter Weise verändert wird. Bei Verwendung dieses Verfahrens tragen die Teile der Form, an denen die Steigung am geringsten ist, die am dichtesten geformte Matte.A particularly favorable method for producing a mat according to the invention is that the fiber material helically wound on a cylindrical shape and the pitch of the resulting turns in predetermined Way is changed. When using this method, the parts of the shape where the slope is the least bear is the most densely shaped mat.
Ein weiteres Herstellungsverfahren zum Erzielen einer bestimmten Orientierung der Fasern besteht darin, daß die Fasern oder Garne zu einer Matte mit einem Muster von unterschiedlicher Querschnittsdichte gewoben werden. Hierbei ist es günstig, wenn die Kettfaden und/oder die Schußfäden mit in vorbestimmter Weise unterschiedlichem Abstand angeordnet bzw. eingebracht werden.Another manufacturing method for achieving a certain orientation of the fibers is that the fibers or yarns are woven into a mat with a pattern of different cross-sectional density. Here it is favorable if the warp threads and / or the weft threads are arranged or spaced apart in a predetermined manner. be introduced.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen einer Matte nach der Erfindung wird das Faserrnaterial auf eine mit einer Vielzahl von öffnungen versehene Vakuumform aufgebracht, die einen in vorbestimmter Weise unterschiedlichen Druckabfall aufweist. Bei der Verwendung dieses Verfahrens sammeln die Teile der Vakuumform, die einen geringeren Durchfluß haben, von sich aus weniger Fasern. Durch eine Programmierung der Anordnung der Fasern in der Vakuumform kann eine gleichmäßige Matte mit programmierter Dichte geschaffen v/erden. Als nachträglicher Verfahrensschritt kann bei dieser Methode die so " geschaffene Matte bis auf eine gleichförmige Dicke gepreßt werden. Damit kann eine Matte von unterschiedlicher Dichte mit gleichmäßiger Stärke gebildet werden. Das Fasermaterial kann durch Luft oder in einer Aufschwemmung auf die Vakuum form aufgebracht werden. In letzterem Falle zieht das Vakuum dann anschließend die Flüssigkeit aus der Aufschwemmung ab, und es bleibt die Fasermatte zurück.According to a preferred method for producing a mat according to the invention, the fiber material is on one with a A plurality of openings provided vacuum form is applied, the pressure drop differing in a predetermined manner having. When using this process, the parts of the vacuum mold that have a lower flow rate collect inherently from fewer fibers. By programming the arrangement of the fibers in the vacuum mold, a uniform Mat created with programmed density. As a subsequent process step in this method, the so "created mat can be pressed to a uniform thickness. This allows a mat of different densities be formed with uniform thickness. The fiber material can be air or in a suspension on the vacuum form can be applied. In the latter case, the vacuum then pulls the liquid out of the suspension, and the fiber mat remains.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:Further advantages and features of the invention emerge from the following description in connection with the drawing, includes embodiments of the invention. In the drawing show:
Fig. 1a eine schematische Darstellung einer Fließmediumkontakt ierungskammer unter Verwendung eines schrägen Materialteiles;Fig. 1a is a schematic representation of a flow medium contact ierungskammer using a inclined material part;
Fig. 1b eine schematische Darstellung einer Fließmediumkontaktierungskammer unter Verwendung eines konischen Materialteiles;Fig. 1b is a schematic representation of a flow medium contacting chamber using a conical piece of material;
Fig. 1c eine schematisciie Darstellung einer Fließmediumkontaktierungskammer unter Verwendung eines flachen Materialteils, bei dem die Fasermaterialien gemäß der Erfindung eingebaut sind;1c is a schematic representation of a flow medium contacting chamber using a flat piece of material in which the fiber materials according to the invention are incorporated;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Matte aus Fasermaterial, wobei eine Vielzahl von Faserlagen auf einen Dorn aufgewickelt wird;2 shows a schematic representation of a method for producing a mat from fiber material, wherein a plurality of fiber layers are wound on a mandrel;
Fig. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Fasermatte, die durch Weben hergestellt ist;3 is an enlarged schematic illustration of a fiber mat which is produced by weaving;
Fig. 4a eine schematische Darstellung einer Matte aus un Fasermaterial, die durch Verpressen der Fasern hergestellt ist;Figure 4a is a schematic representation of a mat of un fiber material which is prepared by compression of the fibers.
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Pig. 5 schematische Darstellung eines Verfahrens zur Heruna ο s.tellung einer Matte aus Fasermaterial unter Verwendung einer besonderen Art, um die Pasern auf einer Vakuumform abzulagern.Pig. 5 Schematic representation of a method for producing a mat made of fiber material using a special way of depositing the fibers on a vacuum mold.
In Pig. 1a ist eine Fließmediumkontaktierungskammer 1 mit Einlaß- und Auslaßleitungen 2 und 3 dargestellt. Innerhalb der Kammer ist ein Materialteil 6 angeordnet. Innerhalb des Materialteils 6 befinden'sich unterteilte Materialteilchen 7. Der Materialteil 6 wird in die Kammer 1 in geneigter oder schräger Lage so eingebracht und eingesetzt, daß ein Einlaßverteilungsteil 4 oberhalb des Materialteils 6 und ein Auslaßverteilungsteil 5 unterhalb des Materialteils 6 gebildet wird. Infolge der schrägen Anordnung des Materialteils 6 und der regelmäßigen Porm der Kammer 1 sind beide Verteilungsteile und 5 konisch. Diese besondere Anordnung wurde in katalytischen Reaktoren verwendet, um die Herstellung eines gleichmäßigen Stromes durch den Materialteil zu verbessern und zu erleichtern.In Pig. 1a shows a fluid contacting chamber 1 with inlet and outlet lines 2 and 3. Within the A material part 6 is arranged in the chamber. Within the material part 6 there are subdivided material particles 7 Part of material 6 is introduced and used in the chamber 1 in an inclined or inclined position so that an inlet distribution part 4 above the material part 6 and an outlet distribution part 5 below the material part 6 is formed. As a result of the inclined arrangement of the material part 6 and the regular Porm of the chamber 1, both are distribution parts and 5 conical. This particular arrangement was used in catalytic reactors in order to produce a uniform To improve and facilitate current through the material part.
Wenn ein Fließmedium durch den Einlaßverteilungsteil 4 hindurchfließt, so hat mit anderen Worten der Druck des ankommen-" den Fließmediums die Tendenz, sich auszugleichen, und zwar infolge der Reduktion der Querschnittsfläche des Verteilungsteils Im Hinblick hierauf und außerdem, weil die zunehmende Querschnittsfläche des Auslaßverteilungsteils 5 in Plußrichtung liegt, ist die Strömung des Fließmediums durch den Materialteil 6 im wesentlichen gleichmäßig. Der Nachteil dieser Anordnung besteht grundsätzlich darin, daß die Kammerkonstruktion teuer ist.When a fluid flows through the inlet distribution part 4, in other words, the pressure of arriving- " the flow medium has the tendency to equalize, as a result of the reduction of the cross-sectional area of the distribution part In view of this and also because the increasing cross-sectional area of the outlet distribution part 5 is in the plus direction, the flow of the flow medium is through the material part 6 essentially uniform. The disadvantage of this arrangement is basically that the chamber construction is expensive.
1 09851 /10191 09851/1019
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In Pig. 1b ist eine ähnliche Fließmediumkontaktierungskammer 1· mit einer Einlaßleitung 2' und einer Auslaßteitung 3· dargestellt, wobei ein Einlaßverteilungsteil 4' und ein Auslaßverteilungsteil 51 und ein Materialteil 6' gebildet wird, der Materialteilchen 7' enthält. In dieser Kammer wird eine gleichmäßige Verteilung dadurch erreicht, daß das die Materialteilchen 7' zurückhaltende Materialteil 6' konisch ist, wobei sich der Querschnitt in Richtung des Stromes erhöht. Da die Teilchentiefe am Abflußende der Kammer größer ist, ergibt sich für eine bestimmte Fließgeschwindigkeit ein größerer Druckabfall durch den Materialteil, so daß die Tendenz entsteht, bei unterschiedlichen statischen Druckgradienten einen Ausgleich am Einlaßverteilungsteil zu erreichen. Hierdurch ergibt sich am Abflußende des Einlaßverteilungsteils 4' eine Abnahme des Stromes durch den Materialteil 6f und damit ein gleichmäßigerer Strom durch den ganzen Materialteil 6'. Wie im Falle der Ausführungsform nach Pig. 1a ist der Hauptnachteil dieser Ausführungsform, eine teure Kammerkonstruktion.In Pig. Figure 1b shows a similar fluid contacting chamber 1x with an inlet conduit 2 'and an outlet conduit 3, forming an inlet distribution part 4' and an outlet distribution part 5 1 and a material part 6 'containing particles of material 7'. In this chamber, a uniform distribution is achieved in that the material part 6 'retaining the material particles 7' is conical, the cross section increasing in the direction of the flow. Since the particle depth is greater at the outlet end of the chamber, there is a greater pressure drop through the material part for a given flow rate, so that there is a tendency to achieve a balance at the inlet distribution part with different static pressure gradients. This results in a decrease in the flow through the material part 6 f at the outflow end of the inlet distribution part 4 'and thus a more uniform flow through the entire material part 6'. As in the case of the Pig embodiment. 1a is the main disadvantage of this embodiment, an expensive chamber construction.
In Fig. 1c ist eine Pließmediumkontaktierungskammer 1'' gemäß der Erfindung dargestellt} die Kammer weist eine Einlaßleitung 2'· und eine Auslaßleitung 31'» ein Einlaßverteilungsteil 411, ein Auslaßverteilungsteil 51' und einen Materialteil 611 auf. Die Materialteilchen innerhalb des Materialteils 6·' werden durch die Ziffer 711 bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Form der Kammer selbst gegenüber den Konstruktionen der Figuren 1a und 1b insofern vereinfacht ist, als keine geneigten Platten vorhanden sind, um konische Verteilungsteile oder ein konisches Materialteil zu bilden. Das Material 7ft 1c shows a molding medium contacting chamber 1 ″ according to the invention} the chamber has an inlet line 2 ′ and an outlet line 3 1 ′, an inlet distribution part 4 11 , an outlet distribution part 5 1 ′ and a material part 6 11 . The material particles inside the material portion 6 x 'are referred to by the numeral 7. 11 It should be noted that the shape of the chamber itself is simplified with respect to the constructions of Figures 1a and 1b in that there are no inclined plates to form conical distribution parts or a conical material part. The material 7 ft
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J-X*D*J.z//x · O ^ O O O 1 ΓιJ-X * D * J.z // x O ^ O O O 1 Γι
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ist im vorliegenden Pall ein zum Kontaktieren eines Fließmediumstromes geeignetes Fasermaterial, wobei das Material in einer vorbestimmten Art mit veränderlicher Dichte angeordnet ist. Die Anordnung ist so in bezug auf den FÜeßmediumstrom und der Konstruktion der Kammer aufgebaut, daß eine programmierte Verteilung des Stromes durch das Fasermaterial erreicht wird. Die Anordnung kann schematisch dadurch beschrieben werden, daß am Ende 8 des Materialteiles 6lf die Fasern einen größeren Abstand haben als am Ende 9· Die Verteilung eines Materials in einem Reaktor ist, wie oben erwähnt, vorzugsweise gleichmäßig. Daher sind die Fasern in bezug auf den FÜeßmediumstrom und den Aufbau der Kammer vorzugsweise so angeordnet, daß eine gleichmäßige Verteilung eines Stromes durch das Fasermaterial erreicht wird, wenn dieses als katalytischer Reaktor verwendet wird. Da in diesem Fall der Materialteil am Ende 9 dichter ist, wobei dieses Ende am Abflußende der Kammer liegt, ergibt sich bei einer bestimmten Fließgeschwindigkeit ein größerer Druckabfall durch diesen Teil der Kammer, wodurch sich die Tendenz ergibt, daß sich der unterschiedliche statische Druckgradient am Einlaßverteilungsteil 4'' ausgleicht. Hierdurch ergibt sich durch die- w ses Teilstück des Materialteils ein abnehmender Strom und ferner ein gleichmäßigerer Strom durch das ganze Material des Materialteils 611.in the present Pall is a fiber material suitable for contacting a flow medium stream, the material being arranged in a predetermined manner with variable density. The arrangement is so constructed with respect to the foot medium flow and the construction of the chamber that a programmed distribution of the flow through the fiber material is achieved. The arrangement can be described schematically in that at the end 8 of the material part 6 lf the fibers have a greater distance than at the end 9. The distribution of a material in a reactor is, as mentioned above, preferably uniform. The fibers are therefore preferably arranged with respect to the foot medium flow and the structure of the chamber in such a way that a uniform distribution of a flow through the fiber material is achieved when this is used as a catalytic reactor. Since in this case the material part is denser at the end 9, this end being at the outlet end of the chamber, there is a greater pressure drop through this part of the chamber at a certain flow rate, which tends to result in the different static pressure gradient at the inlet distribution part 4 '' balances. This results by DIE w ses portion of the material part, a decreasing current and further a more uniform flow through the entire material of the material portion 6. 11
Die Tatsache, daß im Ausführungsbeispiel die gewünschte Flußverteilung gleichmäßig ist, stellt jedoch keine Beschränkung dar, denn andere Anwendungen können ggf. ein.e ungleichmäßige Fließmediumverteilung durch das Kontaktmaterial erfordern. InThe fact that in the embodiment the desired flow distribution is uniform, but is not a limitation as other applications may cause an uneven Require fluid distribution through the contact material. In
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A 38 847 h ' - *1 »2 1 2 3 3 7 3A 38 847 h '- * 1 »2 1 2 3 3 7 3
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diesen Fällen können die Fasern in bezug auf den Pließmediumstrom und die Kammerkonstruktion so angeordnet sein, daß sich eine andere gewünschte Stromverteilung ergibt. Die Tatsache, daß sich die ankommenden Fließmedien dem Material gegenüber rechtwinklig nähern, soll ebenfalls keine Begrenzung für die Erfindung sein, denn das Fließmedium kann auch unter anderen Winkeln dem Verteilungsteil 4-1' zugeführt werden. In einem solchen Fall wäre das Fasermaterial anders aufgebaut, als dies zum Erreichen einer gleichmäßigen Verteilung des Stromes durch das Material schematisch dargestellt ist. Wenn beispielsweise die Einlaßleitung 21 am Oberteil der"Kammer, wie es bei 11 angedeutet ist, angeordnet wäre, so wäre die Anordnung derart, daß unmittelbar unterhalb der Leitung 11 ein dichteres Material angeordnet wäre, und das übrige Material in dem Materialteil 6fl wäre so aufgebaut, daß in auswärts radialer Richtung eine Anordnung von abnehmender Dichte vorhanden wäre. Es ist vorgesehen, daß die dargestellten Fließmediumkontaktierungskammern, ggf. mit Abwandlungen, als Reaktorsäulen, Molekularsiebkammern und Filterkammern verschiedener Formen, Größen und zu verschiedenen Zwecken Verwendung finden. Das Fasermaterial selbst kann eine vorgeformte Matte sein,oder das Fasermaterial kann an Ort und Stelle in den Reaktor oder in andere Formen von Fließmediumkontaktierungskammern eingebracht und dort fest festgepackt werden.In these cases, the fibers can be arranged with respect to the flow medium flow and the chamber construction in such a way that a different desired flow distribution results. The fact that the incoming fluid media approach the material over at right angles, is also to be no limit to the invention, since the fluidized medium can also be at other angles the dispensing portion 4 1 'are supplied. In such a case, the fiber material would have a different structure than is shown schematically in order to achieve a uniform distribution of the flow through the material. If, for example, the inlet line 2 1 were arranged at the upper part of the "chamber, as indicated at 11, the arrangement would be such that a denser material would be arranged immediately below the line 11, and the remaining material in the material part 6 fl would be constructed so that an arrangement of decreasing density would be present in an outward radial direction. It is envisaged that the flow medium contacting chambers shown, possibly with modifications, will be used as reactor columns, molecular sieve chambers and filter chambers of various shapes, sizes and for various purposes can be a preformed mat, or the fibrous material can be placed in the reactor or other forms of fluid contacting chambers and packed tightly there.
Fig. 2 soll eine Verfahrensart zur Herstellung einer Matte aus Fasermaterial erläutern, die in einer Kontaktierungskammer verwendet werden kann. Es wird dabei angenommen, daß die Fasern bereits durch übliche Verfahren hergestellt undFIG. 2 is intended to explain a type of method for producing a mat from fiber material, which is carried out in a contacting chamber can be used. It is assumed that the fibers have already been produced by conventional methods and
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präpariert wurden und dann auf einen Spulenkörper aufgewickelt wurden. Das dargestellte Verfahren zeigt also einen Verfäk· rensschritt, um die Orientierung der Fasern in eine Matte unter vorbestimmten Bedingungen zu bewirken, um damit die gewünschte Anordnung mit sich ändernder Dichte zu erhalten. Gezeigt ist in der Fig. 2 ein Spulenkörper 21, auf dem Pasern 20 aufgewickelt sind, die durch einen vorerwähnten, vorhergehenden Schritt gebildet wurden. Der Einfachheit halber sind die Halterungen für den Spulenkörper nicht dargestellt, dochwere prepared and then wound onto a bobbin became. The method shown thus shows a flaw rensstep to cause the orientation of the fibers in a mat under predetermined conditions to thereby achieve the desired To obtain arrangement with changing density. Shown in Fig. 2 is a bobbin 21 on which Pasern 20 formed by the aforesaid previous step. For the sake of simplicity, are the brackets for the bobbin are not shown, but
w können diese üblicher und bekannter Art sein. Die Pasern20 werden durch einen Drehkörper 22 oder eine andere Führung hindurchgeschickt, die durch irgendwelche, nicht dargestellte Mittel gehalten und durch Kraftantrieb mit einer programmierten Geschwindigkeit in Richtung 26 und 27 hin- und herbewegbar jsb. Perner ist noch ein Motor 33 mit einer Welle vorgesehen, auf der eine Scheibe 31 angeordnet ist. Die Scheibe 31 wirkt mit einer Scheibe 30 über einen Riemen 32 zusammen, wobei letztere Scheibe auf einer Welle 29 sitzt, die durch Säulen 37 und 38 so gehalten ist, daß sie sich innerhalb der Säulen 37, 38 drehen kann. Mit der Welle 29 ist ein Dorn 28 verbunden, auf dem die Pasern aufgebracht werden sollen. Der Dorn 28 kann wieder verwendbar sein und lediglich als Porm dienen, auf welche die Pasern 20 aufgebracht werden, oder er kann auch andererseits ein perforiertes Einlaß- oder Auslaßsieb für einen Reaktor oder eine andere Pließmediumkontaktierungskammer sein. In diesem Pail wird nach dem Aufwickeln der Pasern 20 der Dorn mit der darauf gebildeten Matte entfernt und in den Reaktor oder die Kammer eingesetzt und bildet dann einen Teil der Kammer. w can be of the usual and known type. The pasers 20 are sent through a rotating body 22 or some other guide which is held by any means, not shown, and can be moved back and forth by power drive at a programmed speed in directions 26 and 27 jsb. In addition, a motor 33 with a shaft on which a disk 31 is arranged is also provided. The pulley 31 cooperates with a pulley 30 via a belt 32, the latter being seated on a shaft 29 which is supported by columns 37 and 38 so that it can rotate within the columns 37,38. A mandrel 28 is connected to the shaft 29, on which the pasers are to be applied. The mandrel 28 can be reusable and merely serve as a porm to which the fibers 20 are applied, or it can alternatively be a perforated inlet or outlet screen for a reactor or other sealing medium contacting chamber. In this pail, after the filaments 20 have been wound up, the mandrel with the mat formed thereon is removed and inserted into the reactor or the chamber and then forms part of the chamber.
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Das neuartige Merkmal dieses Verfahrens ist die Tatsache, daß die Pasern 20 auf dem Dorn 28 in einer Vielzahl von Lagen mit vorbestimmten, sich ändernden Steigungen aufgewickelt werden, so daß eine Matte mit sich ändernder Dichte gebildet wird. Dies kann auf verschiedene V/eise erreicht werden. Die eine besteht darin, daß die Welle 29 über einen Motor 33 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht und der Drehkörper 22 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt wird, wobei diese Geschwindigkeit in bezug auf den sich drehenden Dorn 28 programmiert wird, um vorbestimmte, sich ändernde Steigungen der Fasern auf dem Dorn und ferner auch der nachfolgenden Faserschichten auf diesem Dorn zu erreichen. Dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, wo eine Matte 39 durch dieses Verfahren hergestellt wird. Es ergibt sich aus der Zeichnung, daß das rechte Ende 35 schematisch mit weniger dichten Faserlagen gebildet ist, während das Ende 36 dichter ist. —The novel feature of this process is the fact that the strands 20 on the mandrel 28 in a plurality of layers are wound with predetermined, changing pitches, so that a mat with changing density is formed. This can be achieved in a number of ways. One is that the shaft 29 via a motor 33 with constant Rotated speed and the rotating body 22 is moved at different speeds, this speed with respect to the rotating mandrel 28 is programmed to have predetermined, changing slopes of the To achieve fibers on the mandrel and also the subsequent fiber layers on this mandrel. This is schematic shown in Fig. 2 where a mat 39 is made by this process. It follows from the drawing that the right end 35 is schematically formed with less dense fiber layers, while the end 36 is more dense. -
Um dies zu erreichen, wird der Drehkörper 22 in der Nähe des Endes 36 mit einer geringeren Seitengeschwindigkeit bewegt und dann dem Ende 35 zu progressiv beschleunigt. Wenn sich der Drehkörper in entgegengesetzter Richtung bewegt, wird er im gleichen Maße progressiv negativ beschleunigt, um das gewünschte Resultat zu erzielen. Dieser Vorgang wird dann so lange wiederholt, bis die gewünschte Mattenstärke gemäß Fig.2 erreicht ist. Das Ergebnis ist eine Orientierung der Fasern in einer ringförmig gebildeten Matte mit einer Vielzahl von Faserlagen derart, daß die Steigung der Windungen der schraubenförmig zu einer Rohrform aufgewickelten Fasern in vorbestimmter Weise programmiert ist. Wenn die gewünschte Dichtigkeitsanordnung bekannt ist, kann diese Apparatur so eingestellt werden, daß diese Anordnung erreicht wird. Die sich durch dieses Verfahren ergebende Matte ist ohne weiteresIn order to achieve this, the rotating body 22 is moved in the vicinity of the end 36 at a lower lateral speed and then the end 35 to progressively accelerated. When the rotating body moves in the opposite direction, it will progressively and negatively accelerated to the same extent in order to achieve the desired result. This process then becomes like this repeatedly until the desired mat thickness according to Fig. 2 is reached. The result is an orientation of the fibers in a ring-shaped mat with a plurality of fiber layers in such a way that the pitch of the turns of the helical is programmed into a tube shape wound fibers in a predetermined manner. When the desired tightness arrangement is known, this apparatus can be adjusted to achieve this arrangement. Which mat resulting from this procedure is readily available
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zur Verwendung in einer Kammer geeignet, die eine ringförmige Matte erfordert, wie dies "beispielsweise in einem katalytischen Wandler mit radialem Strom erforderlich ist.suitable for use in a chamber requiring an annular mat, such as "for example a catalytic." Transducer with radial current is required.
In Pig. 3 ist das Ergebnis einer anderen Herstellungsart zur Anordnung der Pasern in einer bestimmten Art dargestellt. Hier werden die Pasern in bekannter Art zu einer Matte gewoben und eine Anordnung mit unterschiedlicher Querschnittsdichte erzielt. Das Webverfahren ist an sich üblich, jedoch mit einer Ausnahme, die darin besteht, daß sich mindestens in einer Richtung der Abstand der Pasern und der Garne ändert.In Pig. 3 is the result of another production method for Arrangement of the pasers shown in a certain way. Here, the fibers are woven into a mat in the known manner and achieved an arrangement with different cross-sectional density. The weaving process is common, but with one exception, which consists in the fact that the distance between the fibers and the yarns changes in at least one direction.
Schematisch sind vier Tuchlagen 49» 57, 58, 59 im Abstand voneinander dargestellt, die beim Zusammenpressen eine relativ dünne Matte unterschiedlicher Dichte ergeben. Die Lage 49 zeigt mehr Einzelheiten als die übrigen Tuchlagen und aus der Darstellung ergibt sich, daß sie aus Pasern 52 hergestellt ist, die in einer Richtung laufen und ferner aus Pasern 50, die in Querrichtung laufen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Pasern 50 in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind, wobei diese Abstände zum besseren Verständnis übertrieben groß W gezeichnet sind. Dabei sind am Ende 55 die Pasern 50 extrem dicht beieinander, während sie am Ende 56 extrem weit voneinander angeordnet sind. Obgleich die Lage 49 eine gleichmäßige Stärke hat, ist sie am Ende 56 weniger dicht als am Ende 55, weil am Ende 56 die Pasern 50 einen größeren Abstand voneinander haben. Durch Zusammenpressen ähnlicher Lagen 49, 57, 58, 59 ergibt sich, daß eine Matte von unterschiedlicher Dichte gebildet wird. Auch hier kann der Abstand der Pasern 50 entsprechendFour layers of cloth 49 »57, 58, 59 are shown schematically at a distance from one another, which when pressed together result in a relatively thin mat of different density. Layer 49 shows more detail than the rest of the fabric layers and it can be seen from the illustration that it is made of pasers 52 which run in one direction and also of pasers 50 which run in the transverse direction. It should be pointed out that the strands 50 are arranged at different distances from one another, these distances being drawn with an exaggerated large W for better understanding. At the end 55, the lines 50 are extremely close to one another, while at the end 56 they are arranged extremely far from one another. Although the layer 49 has a uniform thickness, it is less dense at the end 56 than at the end 55 because at the end 56 the strips 50 have a greater distance from one another. By pressing together similar layers 49, 57, 58, 59 it results that a mat of different density is formed. Here, too, the spacing of the lines 50 can be corresponding
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irgendeiner gewünschten Dichte und Anordnung programmiert werden. Ferner kann auch der Abstand der fasern 52 so geändert werden, daß die gewünschte Dichteanordnung erzielt wird, die auch verschieden von derjenigen der Fasern 50 sein kann.any desired density and arrangement can be programmed. Furthermore, the spacing of the fibers 52 can be changed so that the desired density arrangement is achieved can also be different from that of the fibers 50.
In den Figuren 4a und 4b ist eine dritte Art für die Orientierung der Fasern in der dargestellten Matte erläutert. Hier wird jedoch eine Form mit Formelementen 65 und 66 verwendet, die "beim Zusammenbringen gemäß Fig. 4b zwischen sich einen Raum 72 bilden. Wenn die Elemente 65 und 66, wie in Fig. 4a dargestellt ist, im Abstand voneinander sind, wird das Faserinaterial 67 in den Hohlraum des Formelementes 65 so eingebracht, daß am Ende 68 mehr Material ist als am Ende 69. Das Fassrmaterial zwischen diesen Enden wird dann in der vorbestimmten Art in programmierter Dicke eingebracht.A third way of orienting the fibers in the mat shown is explained in FIGS. 4a and 4b. Here, however, a form with form elements 65 and 66 is used, which "when brought together according to FIG. 4b between them form a room 72. When the elements 65 and 66, as shown in Fig. 4a, are at a distance from each other, will the fiber material 67 in the cavity of the mold element 65 so introduced that at the end 68 is more material than at the end 69. The Fassrmaterial between these ends is then in the predetermined Type introduced in the programmed thickness.
Anschließend kann noch entsprechend der verwendeten Faserart ein Aushärtreagens zugesetzt werden. Wenn die Fasern beim Pressen oder Kompaktieren von selbst einananderhängen oder wenn die Form selbst als Teil einer Fließmediumkontaktierungskammer benutzt wird, was ohne weiteres der Fall sein kann, wird für gewöhnlich kein Aushärtreagens erforderlich sein.A curing reagent can then be added depending on the type of fiber used. If the fibers at Pressing or compacting by itself or when the mold itself is part of a fluid contacting chamber is used, which can readily be the case, usually no curing reagent will be required.
Nachdem das Material eingebracht ist, wird das Formelement 66 mit dem Formelement 65 entsprechend zusammengebracht und damit das Material 67 in eine Matte 70 unterschiedlicher Dichte zusammengepreßt und dabei kompaktiert, wobei das Ende 68 dichter als das Ende 69 ist. Die Matte 70 kann dann entfernt und in eine Fließmediumkontaktierkammer eingebracht oder, fallsAfter the material has been introduced, the shaped element 66 is brought together with the shaped element 65 accordingly and thus the material 67 is compressed into a mat 70 of different densities and compacted in the process, the end 68 being more dense than the end is 69. The mat 70 can then be removed and placed in a fluid contacting chamber, or if so
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die Formelemente 65 und 66 Teile einer Fließmediumkontaktierungskammer sind, zusammen mit diesen verwendet werden. In diesem Fall können die Formelemente 65 und 66 mit Perforationen versehen sein, um einen Durchfluß durch das Material zu gestatten.the mold elements 65 and 66 parts of a fluid contacting chamber are to be used in conjunction with these. In this case, the shaped elements 65 and 66 can have perforations be provided to allow flow through the material.
Die Fig. 5 und 6 zeigen ein weiteres Verfahren, um die Fasern in einer Vakuumform abzusetzen, die eine vorbestimmte Anordnung von unterschiedlichem Druckabfall aufweist. Dargestellt ™ ist ein Behälter 91 mit einer Lippe 92, das eine Aufschwemmung von Fasermaterial 93 enthält. Der Behälter wird - wie in Fig. 5 dargestellt - auf einer bestimmten Höhe gehalten. Im Zusammenhang mit diesem Behälter ist ein Riemensystem vorgesehen, das Antriebsrollen 94 und 95 aufweist, die in üblicher Art angetrieben sind. Ein perforierter, ununterbrochener Riemen 99 ist über die Rollen 94 und 95 gelegt., welche den Riemen ständig übsr eine Vakuumtrockenkammer 96 bewegen, in welcher durch einen nicht näher dargestellten und mit der Kammer durch eine Leitung 97 verbundenen Vakuumerzeuger ein Vakuum erzeugt wird. Die Vakuumtrockenkammer hat eine obere perforierte Platte 98, die mit dem beweglichen Riemen 99 kommuniziert. Die Platte 98 hat in dieser Ausführungsform Perforationen 110, die an einem Ende 111 mit einem größeren Abstand als am anderen Ende 112 angeordnet sind, um so am Ende 111 einen größeren Druckabfall als am Ende 112 zu erzielen. Der Abstand der Perforationen zwischen diesen Enden wird so programmiert, daß sich am Riemen 99 eine vorbestimmte Druckabfallanordnung ergibt. Die Perforationen im Riemen 99 sind in bezug auf die Platte 98 so programmiert, daß sich die gewünschte AnordnungFigures 5 and 6 show another method of depositing the fibers in a vacuum mold having a predetermined arrangement of different pressure drops. Shown ™ is a container 91 with a lip 92, which is a suspension of fiber material 93 contains. The container is - as shown in Fig. 5 - held at a certain height. in the In connection with this container, a belt system is provided, which has drive rollers 94 and 95, which in the usual Kind of driven. A perforated, uninterrupted belt 99 is placed over the rollers 94 and 95, which the belt constantly move over a vacuum drying chamber 96, in which by a not shown and with the chamber through a line 97 connected to the vacuum generator, a vacuum is generated. The vacuum drying chamber has an upper perforated one Plate 98 that communicates with the movable belt 99. The plate 98 in this embodiment has perforations 110, which are arranged at one end 111 at a greater distance than at the other end 112, so that at end 111 a greater one Pressure drop than to achieve at the end 112. The distance of the Perforations between these ends are programmed so that the belt 99 has a predetermined pressure drop configuration results. The perforations in belt 99 are programmed with respect to plate 98 to be in the desired location
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2Ί O O O r7 ,'· ι £ O O / 32Ί OOO r 7, '· ι £ OO / 3
des Druckabfalles ergibt. Die Gesamtwirkung des programmierten, sich ändernden Druckabfalls ist derart, daß bei Weiterbewegen der Aufschwemmung über die Lippe 92 bei 89 diese schließlich auf dem perforierten Riemen bei 114 abgelagert wird. Da sich der Riemen 99 in Flußrichtung bewegt, nimmt er die Aufschwemmung über die Vakuumkammer mit. Wenn die Aufschwemmung gleichmäßig aus dem Behälter 93 ausfließt, wird durch die Tatsache, daß der Druckabfall am Riemen 99 am Ende 111 größer ist als der Druckabfall am Ende 112, die sich durch Abziehen der Flüssigkeit aus dem Fasermaterial ergebende Matte bei 112 dünner und dichter ist als bei 111. Um eine gleichmäßig dicke, jedoch unterschiedlich dichte Matte gemäß Pig. 6 zu erreichen, läßr man über das Ende 112 eine größere Menge der Aufschwemmung fließen. Da der natürliche Druckabfall am Ende 112 kleiner ist, wird die Matte bei 112 dichter als bei 111. Der Strom der Aufschwemmung aus dem Behälter 191 kann programmiert und dadurch in Querrichtung gesteuert werden, daß an den einzelnen Stellen entlang der Kante des Behälters jeweils eine unterschiedliche Ausflußhöhe der Öffnung 101 bewirkt wird. Die Menge der Aufschwemmung kann so programmiert werden, daß in der sich ergebenden Matte vom Ende 112 bis zum Ende 111 eine programmierte Fasermenge abgelagert wird. Die programmierte Pasermenge und der programmierte Druckabfall am Riemen 99 kann so bestimmt werden, daß eine gleichmäßig dicke Matte mit unterschiedlicher, programmierter Dichteänderung entsteht.of the pressure drop results. The overall effect of the programmed, changing pressure drop is such that as you move forward the suspension over the lip 92 at 89 this ultimately deposited on the perforated belt at 114 will. Since the belt 99 moves in the direction of flow, it takes the suspension with it via the vacuum chamber. When the suspension flows evenly out of the container 93, is by the fact that the pressure drop on the belt 99 at the end 111 is greater than the pressure drop at the end 112, which is by removing the liquid from the fiber material resulting mat at 112 is thinner and denser than at 111. By one Evenly thick, but differently dense mat according to Pig. 6, one leaves a larger one via the end 112 Amount of suspension flow. Since the natural pressure drop at end 112 is smaller, the mat at 112 becomes denser than at 111. The flow of the suspension from the container 191 can programmed and thereby controlled in the transverse direction that at each point along the edge of the container a different outflow height of the opening 101 is effected. The amount of suspension can be programmed will cause a programmed amount of fiber to be deposited in the resulting mat from end 112 to end 111. the programmed Paser amount and the programmed pressure drop on the belt 99 can be determined so that a uniform thick mat with different, programmed changes in density is created.
Die sich ergebende Matte 100 wird vom Riemen 99 auf die Rolle 103 abgezogen. Sie kann dann dadurch noch stärker kompaktiertThe resulting mat 100 is peeled off the belt 99 onto the roller 103. It can then be compacted even more
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1 09851/10191 09851/1019
A 38 847 h - 18 -'A 38 847 h - 18 - '
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und damit in der Stärke gleichmäßiger gemacht werden, daß sie durch eine Walze, beispielsweise 104 der Pig. 5, hindurchgezogen wird. Die in den Pig. 5 und 6 dargestellten Verfahren sind nur schematisch erläutert worden,und die Abmessungen und die Formen der beschriebenen Einrichtung sollen keineswegs eine Beschränkung der Erfindung darstellen. Das verwendete Verfahren ist analog zu Verfahren, wie sie bei der Herstellung von Papier aus organischen Pasern benützt werden.and thus be made more uniform in strength that they by a roller, e.g. 104 the Pig. 5, is pulled through. The one in the Pig. 5 and 6 illustrated method have only been explained schematically, and the dimensions and shapes of the device described are by no means intended represent a limitation of the invention. The method used is analogous to the method used in manufacture of paper made from organic fibers.
P Es können auch andere Vakuum-Pormierungsverfahren in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann das Vakuumformen derart sein, daß die Pasern aufgesprüht werden, wobei Luft als Träger der Paser dient, und die Luft kann dann in eine Form eingesaugt werden, die innerhalb der Porm unterschiedliche Vakuumdruckabfälle aufweist.P Other vacuum forming processes can also be considered to be pulled. For example, the vacuum forming can be such that the fibers are sprayed on, with air serves as a carrier of the paser, and the air can then be sucked into a form which is different within the porm Has vacuum pressure drops.
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1 09851 /10191 09851/1019
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