DE2261190C3 - Verfahren zum Vermählen pflanzlichen Fasermaterials in einem Scheibenmahlapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermählen pflanzlichen Fasermaterials in einem Scheibenmahlapparat, bei dem das Mahlgut in einer Dampfatmosphäre im Mahlspalt zwischen den Scheiben vermählen wird.

In bekannter Weise gelangen Mahlgut und Dampf aus einem zentralen Einlaß in den Mahlspalt zwischen den Mahlscheiben und treten anschließend radial außen aus dem Mahlspalt aus. In dem Mahlspalt wird das Fasermaterial in der Dampfatmosphäre vermählen und die Fasern aufgeschlossen. Dabei ergibt sich eine erhebliche Einwirkung des Dampfes auf die Faseroberflächen. Innerhalb des Mahlscheibengehäuses steht der Dampf unter Überdruck.

Es ist auch bekannt (US-PS 27 17 195), den Fascraufschluß beim Vermählen einer Schnitzelmasse in einem Scheibenmahlapparat in Gegenwart von flüssigen, ggf. auch gasförmigen Chemikalien vorzunehmen, welche dem Mahlgut verbesserte Eigenschaften verleihen sollen. So kann der Schnitzelmasse beispielsweise ein Bleichmittel in flüssiger Form zugesetzt werden. Ferner wird in Betracht gezogen, den Vermahlungsvorgang in einer Gasatmosphäre, beispielsweise in einer Kohlendioxid-Gasatmosphäre vorzunehmen, um der Einwirkung des Luftsauerstoffs auf die Schnitzelmasse beim Vermählen entgegenzuwirken. Damit die ehemischen Zusätze ihre bestmögliche Wirkung entfalten können, werden diese unmittelbar in den Mahlspalt hinter dem zentralen Einlaß der Schnitzelmasse beigemischt. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung nicht beabsichtigt.

Ferner sind Scheibenmahlapparate bekannt (US-PS 25 61 043), bei denen die Mahlschciben durch Zufluß von Wasser gekühlt werden, um bei zu hohen Mahltemperaturen die Entzündungsgefahr des Mahlgutes zu verringern.

Demgegenüber geht die Erfindung von einem Verfahren aus, bei dem die Vermahlung in einer Dampfatmosphäre erfolgt. In der Dampfatmosphäre läßt sich das Mahlgut in sehr guter Weise zerfasern und aufschließen. Da jedoch die Fasern in dem Mahlvorgang ihre Feinstruktur erhalten haben, sind sie besonders empfindlich gegenüber den Einwirkungen des Dampfes, die insbesondere zu unerwünschten Verfärbungen des Mahlgutes führen können. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, dem in der Dampfatmosphäre aufgeschlossenen Mahlgut bessere

ίο Eigenschaften zu erteilen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das Gehäuse des Mahlseheibenapparats ein bei der in dem Gehäuse herrschenden Temperatur nichtkondensierendes Gas unter Druck so eingeführt wird, daß der Einfluß der Dampfaimosphäre auf das Mahlgut beim Austritt aus dem Mahlspalt gestoppt wird.

Dadurch wird die Einwirkungszeit der Dampfatmosphäre auf das Mahlgut so kurz wie möglich gehalten. Dies wird durch ein Gas erzielt, das bei der im Mahlapparat herrschenden Temperatur nicht kondensiert, da anderenfalls die erstrebte Wirkung nicht eintreten würde. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem chemische Zusätze innerhalb des Mahlspalts wirksam werden, um die Eigenschaften des Mahlgutes zu verbessern, wird erfindungsgemäß das Gas erst beim Austritt des Mahlgutes aus dem Mahlspalt eingeführt und damit der Einfluß der Dampfatmosphäre sofort gestoppt.

Gemäß den Unteransprüchen kann das eingeführte Gas zusätzliche Wirkungen auf das Mahlgut ausüben. So kann ein Gas eingeleitet werden, das eine niedrigere Temperatur als die Masse hat. So wird das Mahlgut gekühlt.

Ferner kann ein Gas eingesetzt werden, das eine Einwirkung des Dampfes oder von in den Stoff eingemischten Chemikalien inhibiert. Es kann auch ein Gas eingesetzt werden, das eine chemische Einwirkung auf den vermahlenen Stoff ausübt. In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann das eingesetzte Gas eine Bleichwirkung auf die freigelegten Stoffasern haben.

Beispiele für in Betracht kommende nicht-kondensierende Gase sind atmosphärische Luft, Stickstoff. Kohlendioxid, Sauerstoff, Ozon, Peroxide, Schwefeldioxid, Ammoniak. Es können je nach angestrebter Einwirkung auf die Fasern ein oder mehrere Gase eingeleitet werden.

Die Einleitung von Gas unmittelbar nach dem Austritt des Mahlgutes aus dem Mahlspalt kann auch zu einer Herabsetzung der verbrauchten Dampfmenge und damit zur Verbesserung des wärmewirtschaftlichen Aufwandes beitragen, ohne daß die Gefahr von Verstopfungen im Inneren des Scheibenmahlapparates hervorgerufen wird. In diesem Zusammenhang kann die Aufenthaltsdauer des Mahlgutes in dem Mahlspalt so bemessen werden, daß Besteigenschaften des Enderzeugnisses erreicht werden. Die Einwirkung des Gases auf das Mahlgut ist infolge des Umstandes, daß die einzelnen Fasern voneinander getrennt und daher ihre Oberflächen dem Gas frei zugänglich sind, wirksamer als wenn das Gas vor dem Einlaß in dem Mahlapparat eingeleitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Figur erläutert, die in vereinfachter Darstellung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zeigt.

Von einem in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Lagerbehälter wird Rohmaterial, wie Holz in zerkleinerter Form oder sog. Hackstücke, von

L/

einer Speisevorrichtung 12, wie einer Förderschnecke, in ein unter einem Dampfdruck PI stehendes Gefäß 14 eingebracht, wobei die Speisevorrichtung gegen diesen Druck abdichtet. Das Gefäß 14 steht an seinem Boden über eine Förderschraube für das Holzgut in direktem Anschluß an einen Mahlapparat 18 der Scheib.?nbauart, der ein geschlossenes Gehäuse 20 umfaßt, in welchem eine nicbiumlaufende Mahlscheibe 22 und eine auf einer Welle 24 in einem Grundrahmen 26 gelagerten umlaufende Mahlscheibe 28 angebracht sind. Das von der Förderschraube zugeführte Rohmaterial mündet durch eine zentrale Öffnung 30 an dem inneren Umfang in einen zwischen den beiden Mahlscheiben 22, 28 vorgesehenen Spalt 31. Gleichzeitig folgt Dampf unter dem Druck Pl mit, und geht also durch den Spalt 31 zusammen mit dem Mahlgut hindurch, wenn dieses zwischen den Mahlscheiben vermählen, und radial nach außen in das umgebende Gehäuse 20 geführt wird. Das Gehäuse 20 hat unten einen Auslaß 32, in welchem ein Ausblaseventil 34 sitzt, mittels dessen die Durchströmfläche des Auslasses regelbar ist.

Das Ventil 34 wird mittels eines Geräts oder Servomotors 36 beispielsweise der Zylinder-Kolben-Bauart umgestellt, und dieses Gerät oder Servomotor 36 wird durch einen Regler 38 gesteuert, der seinerseits über eine Leitung 39 und ein auf druckempfindliches Instrument 40 kontinuierlich von dem im Mahlgchäuse 20 herrschenden Dampfdruck angesprochen bzw. betätigt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Regler 38 durch Leitungen 42, 44 mit der einen bzw. der anderen Seite des zu dem Gerät oder Servomotor 36 gehörigen Kolbens 46 verbunden. Durch eine Leitung 48 steht der Regler 38 in Verbindung mit einer Drucklaufquelle und kann durch die Leitungen 42, 44 der einen oder anderen Seite des Kolbens 46 is Druckluft zuführen, derart, daß der Kolben über ein Gelenksystem 47 nach Maßgabe des Druckes in dem Gehäuse 20 das Ventil in Richtung zu offener oder geschlossener Lage hin verschiebt.

Der Auslaß 32 kann über eine Leitung 50 mit einem Wirbelabscheider 52 zur Abscheidung des mit dem vermahlten Gut mitfolgenden Dampfes stehen.

Von einer nicht gezeigten Druckquelle wird Dampf durch eine Leitung 54 dem Gefäß 14 zugeführt. Hierbei ist in der Leitung ein Reduktionsapparat 56 vorgesehen, mittels welchem der Dampfdruck auf einen etwas niedrigeren, konstanten Wert eingestellt wird. Dieser Wert ist der Dampfdruck Pl für den Primärdampf. Der Primärdampf strömt mit dem Rohmaterial durch den Spalt 31 zwischen den Mahlgliedern 22 und 28 in das Mahlgehäuse 20 aus, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes entsprechend dem durch das Ventil 34 stattfindenden Austritt von fertig vermahlenem Mahlgut und Dampf schwankt. Dies beeinflußt seinerseits die Verweilzeit des Mahlgutes im Mahlspalt 31 und damit die dem Mahlgut von dem Mahlapparat zugeführte Energiemenge.

Gemäß der Erfindung ist das Mahlgehäuse 20 mit einer gesonderten Einführlcitung 58 für ein nicht kondensierbares Gas, wie Luft, versehen, dem von einem Verdichter 59 der Druck Pl vermittelt wird. In der Leitung 58 sitzt ein Regler 60, der den Dampfdruck P2 auf einen niedrigeren Wert als den Dampfdruck Pl einstellt. Der Druckunterschied, der regelbar ist, kann sich etwa auf einige wenige atü belaufen. In dem Zulaß oder der Leitung 58 kann ferner ein Ventil 62 vorgesehen sein, mittels dessen z. B. beim Eintrimmen des Mahlapparats auf einen bestimmten Betriebszustand die Zufuhr von Druckluft so abgeglichen werden kann, daß der Dampfaustriti durch das Ventil zusammen mit fertigem Mahlgut ein Mindestmaß erreicht.

Der Spalt 31 zwischen den beiden Mahlscheiben 22, 28 in der Scheibenmühle 18 ist in an sich bekannter Weise auf eine gewünschte Weite nach Maßgabe der für das vermahlene Gut gewünschten Eigenschaften eingestellt. Diese Einstellung kann durch eine Servomotorvorrichtung z. B. der in der DT-PS 10 43 062 gezeigten Art überwacht werden. Die wirksamen Flächen der Mahlscheiben werden in an sich bekannter Weise durch Riefen oder durch Rinnen voneinander getrennte langgestreckte Vorsprünge oder Leisten gebildet.

Das Ausblaseventil 34 erhält stets solche Auslaßfläche, daß es nicht durch Verstopfung von durch den Spalt 31 austretendem fertigen Mahlgut blockiert werden kann. Im Mahlgehäuse 20 herrscht auf der Austrittsscite aus dem Mahlscheibcnspalt ein Druck, der auf einen gewünschten Höchstwert Pl eingestellt ist. Wenn sich nun Mahlgut in dem Ventil 34 ansammelt und sich demzufolge eine Verstopfungstendenz bemerkbar macht, verringert sich auch die Menge des aus dem Mahlgehäuse 20 ausströmenden Dampfes. Der Druck Pl, der von dem Regler 60 bestimmt wird, wird dann dadurch überschritten, daß Dampf mit dem höheren Druck Pl weiterhin zusammen mit neuem Mahlgut durch den Mahlscheibenspalt hindurchgeht. Das Ergebnis ist ein Druckanstieg im Mahlgehäuse, auf den der Regler 38 anspricht, derart, daß das Gerät 36 einen Impuls zur Vergrößerung der Auslaßöffnung des Ventils 34 vermittelt. Das blockierende Mahlgut kann nun austreten, so daß der Druck in dem Mahlgehäuse 20 wieder auf den Wert P2 zurückgeht. Eine ähnliche Betätigung des Ventils 34, allerdings in entgegengesetzter Richtung, tritt ein, wenn seine Auslaßöffnung zu viel Mahlgut ausschleust, so daß der Druck unter den Wert Pl fällt.

Der Druckunterschied P1 — P2 wird bestimmend für die Durchlaufszeit des Mahlgutes zwischen den Mahlgliedern und damit seine Aufteilung in Fasern oder Fibrillen. Andererseits kann sich Mahlgut in den Rillen der Mahlscheiben in Abhängigkeit von seinem Trockengehalt, Teilchengröße, Har/gehalt usw. ansammeln, was bewirkt, daß die Dampfmenge kleiner wird. Dies kann auch bei im Dauerzustand gleichbleibender Menge durch den Mahlspalt hindurchgehenden Mahlgutes eintreffen. Ohne die Zufuhr von Druckmittel wie Druckluft, wäre die Folge, daß der Dmck im Gehäuse trotz unveränderter Menge aus dem Mahlspalt austretendem fertigen Mahlguts absinken würde. Die Auslaßfläche des Ausblaseventils wird ja vom Druck in dem Gehäuse bestimmt, und dieser erreicht wegen der verringerten Menge an Dampf keinen solchen Wert, wie erforderlich ist, um der fortdauernden Ansammlung von fertigem Mahlgut vor dem Ventil 34 zu entsprechen. Die Folge wäre ein Verstopfung des ganzen Apparats und damit eine Betriebsunterbrechung. Durch die Zufuhr von unkondensierbarem Druckmittel gemäß der Erfindung ist nicht nur sichergestellt, daß der Druck in dem Gehäuse stets den hohen Wert erreicht, der erforderlich ist, damit der Austritt durch das Ventil 34 den vorgesehenen Umfang erreicht, sondern auch, daß das Druckmittel eine Kühlwirkung auf das Mahlgut ausübt bzw. eine Kondensierung von Dampf hervorruft, wodurch das Mahlgut weitgehend von Verfärbung durch Hydrolyse verschont wird. Das Druckmittel hat eine niedrigere Temperatur als der in das Gehäuse 20 eintretende Dampf. Das Druckmittel kann eine

chemische Wirkung auf die Fasern in dem Augenblick ausüben, wo sie den Spalt zwischen den Mahlscheiben verlassen und somit voneinander freigelegt sind. Diese chemische Wirkung kann ein Bleichvorgang sein.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern läßt sich im weitesten Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandeln. So

können mehr als zwei Mahlscheiben im Mahlgehäuse enthalten sein. Die Mahlscheiben oder -glieder können beide umlaufen, und zwar entweder mit ungleicher Winkelgeschwindigkeit oder in entgegengesetzter Richtung. Das Druckmittel, wie die Druckluft kann Zimmertemperatur haben und gegebenenfalls vorgewärmt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vermählen pflanzlichen Fasermaterials in einem Scheibenmahlapparat, bei dem das Mahlgut in einer Dampfatmosphäre im Mahlspalt zwischen den Scheiben vermählen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse des Mahlscheibenapparates ein bei der in dem Gehäuse herrschenden Temperatur nicht kondensierendes Gas unter Druck so eingeführt wird, daß der Einfluß der Dampfatmosphäre auf das Mahlgut beim Austritt aus dem Mahlspalt gestoppt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas eingeleitet wird, das eine niedrigere Temperatur als die Masse hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas eingesetzt wird, das eine Einwirkung des Dampfes oder von in den Stoff eingemischten Chemikalien inhibiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas eingesetzt wird, das eine chemische Einwirkung auf den vermahlenen Stoff ausübt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas eingesetzt wird, das eine Bleichwirkung auf die freigelegten Stol'fasern hat.