DE2319845A1

DE2319845A1 - Verfahren und vorrichtung zum defibrieren von fibroesem schuettgut

Info

Publication number: DE2319845A1
Application number: DE19732319845
Authority: DE
Inventors: Bengt Lennart H Dipl Ing Holm
Original assignee: Kockums Mekaniska Verkstads AB
Current assignee: Kockums Mekaniska Verkstads AB
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1973-10-31
Also published as: SE363361B; GB1405079A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. ALEX STENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zeichen: ^ ^ Datum:-

γ. April 1973

KOCKUMS MEKANISKA VERKSTADS AB, MALMÖ (SCIIWEDEN)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM DEFIBRIEREN VON FIBRÖSEM SCHÜTTGUT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich, auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Defibrieren von fibrösem Schüttgut.

Unter den zurzeit üblichen Methoden des Defibrierens von lose zusammengesetztem Schüttgut mit Faserstruktur, wie Zellulose, Asbest und dergleichen, sollen als Beispiele das mechanische Vibrieren, das Bürsten und das Blasen mit Druckluft erwähnt werden. Diese Verfahren können bei verhältnismässig kurzfaserigem Gut, das nicht klebt, zur Anwendung kommen. Bei anderen Fasergutarten muss man in der Regel zu anderen Verfahren greifen, bei denen schneidende oder sonst trennende Werkzeuge - oft in Zusammenhang mit dem Zusatz von Chemikalien oder Wasser - benutzt werden,

Beim Defibrieren von Schüttgut mit sehr niedriger Densität ist jedoch bei trockenem oder relativ trockenem Material, beispielsweise Zellulose der Qualität, wie sie zur Herstellung von Papier gemäss der "trockenen" Methode benutzt wird, ein mechanisches Vibrieren weniger wirksam. Nur bei hohen Vibrationsfrequenzen erhält man eine einigerraassen effektive Trennung der Fasern. Die Schwierigkeit besteht hier vor allen Dingen darin, dem Schüttgut Vibrationen bei-

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zubringen, ohne dass es zu schädlichen Beanspruchungen der Unterlage durch die Beschleunigungskräfte, die einer hohen Vibrationsfrequenz entsprechen, kommt.

Zu Hochfrequenzvibrierzwecken ist die Methode von Vorteil, das Schüttgut luftgetragenen Druckwellen auszusetzen. Wenn man gleichzeitig Luft oder ein anderes Gas unter Druck durch das Material hindurchbläst, so kann ein gewisser Auflockerungs- und Defibriereffekt erzielt werden. Die Vibrations-Amplituden werden jedoch relativ klein, was mit sich führt, dass nur kleinere Agglomerate von Fasern effektiv zerteilt werden - die_% grösseren verbleiben hauptsächlich unbeschädigt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Defibrieren von Schüttgut mit Hilfe von hochfrequenten Vibrationen in Form von luftgetragenen Druckwellen, die bisher vorhandenen, einleitend erwähnten Nachteile zu beheben und genügend hohe Bewegungs- und Druckamplituden mit dadurch bedingten Beschleunigungskräften zu erzeugen, um ein effektives Defibrieren mit niedriger Densität zu bewirken, und zwar auch bei zur Flockenbildung neigendem Material. .

Zur Erreichung dieses Zieles ist ein Verfahren zum Defibrieren von fibrösem Schüttgut gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut der Einwirkung der luftgetragenen Druckwellen in zumindest zwei, gleichzeitig wirkenden Druckwellenfeldern mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesetzt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der genannten Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zur Auflage von fibrösem Schüttgut angeordnete Unterlage sowie mindestens zwei Druckwellenerzeuger mit verschiedenen Frequenzen, die zwecks Erzeugung von miteinander interferierenden, auf das auf der Unterlage liegende Schüttgut einwirkenden Druckwellen in Nähe der

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Unterlage vorhanden sind.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 eine Abänderung der Ausführung gemäss Fig. 1.

Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird das zum Defibrieren bestimmte Schüttgut der Einwirkung von luftgetragenen Druckwellen in zumindest zwei, gleichzeitig wirkenden Druckwellenfeldern mit verschiedenen Frequenzen ausgesetzt. Aufgrund des Frequenzunterschiedes zwischen den Druckwellen im Druckfeld entsteht eine Interferenzdruckwelle mit einer Frequenz, die dem Unterschied der Druckwellenfrequenzen der gleichzeitig wirkenden Druckwellenfelder entspricht. Aufgrund der momentan phasenreinen Druckwellenaddition entstehen in der Interferenzwelle Impulse mit so hohem Energieinhalt, dass trotz verhältnismässig massigen Intensitäten in den partiellen Schallfeldern ein Defibriereffekt erzielt wird. Der Energieinhalt in jedem Druckstoss der Interferenzwelle wird somit genügend gross, um auch relativ grosse Agglomerate mit einer zum Defibrieren erforderlichen Amplitude in Schwingung zu bringen. Die übrigen Vibrationsfrequenzen, die infolge der direkten Ausstrahlung einer jeden der zur Zustandebringung der Druckwellen verwendeten Druckwellenerzeuger und infolge der physikalischen Druckwellenaddition vorhanden sind, werden beim Losreissen von Fasern der Aussenschicht der in einem Zwischenstadium des Defibrierverlaufs auftretenden Flocken nutzbar. Verschiedenartige, im Handel vorkommende Druckwellenerzeuger können beim Verfahren gemäss der Erfindung zur Anwendung kommen, bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen sind jedoch pneumatisch angetriebene Schallsender des Membranenventilsirenen-Typs mit sehr befriedigenden Defibrierresultaten benutzt worden. Ein besonderer Vorteil, der sich aus

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der Benutzung von pneumatisch angetriebenen Schallsendern der erwähnten Art als Druckwellenerzeuger ergibt ist der, dass diese nicht nur Druckwellen generieren, sondern einen pulsierenden Gasstrom erzeugen, der zur Auflockerung des Schüttgutes genutzt werden und auch beim Feitertränsport des defibrierten Schüttgutes mit\iirken kann.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 verwendet man sowohl durchströmendes Gas, gewöhnlich Luft, als auch Druckwellen im Gas, um eine Auflockerung und ein Defibrieren zustandezubringen. In der in der Figur schematisch dargestellten Vorrichtung bildet der untere Behälter 1 ein Stativ für den oberen Behälter 2, der einen Boden 3 aus Drahtgaze oder dergleichen hat. Auf dem Boden befindet sich eine Schicht des zu defibrierenden Schüttgutes 4. Unter dem Boden ist ein Schallsender 5 angebracht, und im oberen Behälter 2 befindet sich ein entsprechender Schallsender 6 oberhalb des Schüttgutes. Falls die Schallsender, wie in der gezeigten Vorrichtung mit Luft angetrieben sind, wird die Luft, die in Form von Druckwellen von der Mündung des Hornes ausströmt, weiter durch den Boden und das Schichtbett aufgepresst. Ferner werden die losgerissenen Fasern mit der Luft durch Auslass 7 zur Lagerkammer oder direkt zur Prozessmaschine weiterbefördert. Durch eine Einlassöffnung 8 wird das Schüttgut nach und nach aufgefüllt.

Beim Verfahren gemäss der beschriebenen Ausführung ist der nicht erwünschte Effekt leicht zu verhindern, der sonst bei der Nutzbarmachung von sogenannten Schwebebetten auftreten kann, wenn kleine Agglomerate im Verhältnis zur Unterlage auf und ab stutzen und hierbei oft einen Granuliereffekt ergeben. Man reguliert hier nämlich sowohl den tragenden Luftstrom durch das Bett, als auch den Vibrationseffekt vom unteren bzw. oberen Schallsender. Experimente zeigen, dass diese Regulier- oder Äusgleichsmögliehkeit zum Zwecke eines optimalen Defibrierens nützlich sein kann.

Gemäss einer anderen Möglichkeit,, die leicht für die be-

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schriebene Ausführungsart nutzbar gemacht werden kann, wird von unten oder alternativ von oben Feuchtigkeit durch das Bett zugeführt, entweder in Form von Dampf oder feinverteilten Tropfen im Treibgas durch die Schallsender, oder in Form von Aerosolen durch besondere Spritzdüsen. Für die weitere Handhabung der Fasern ist es nämlich oft erwünscht, dass diese etwas befeuchtet sind, beispielsweise zur Schaffung der Möglichkeit einer Richtungsorientierung in einem elektrostatischen Feld.

Zu industriellen Verwendungszwecken kann der gasdurchlässige Boden als endloses Band, als rotierende Scheibe oder dergleichen gefertigt sein, um einen vollkommen kontinuerlichen Betrieb zu ermöglichen. Ferner ist in der Regel eine Schallisolierung der beiden Behälter angebracht, da sich die praktisch geeigneten Frequenzen innerhalb des Hörbarkeitsberei'ches befinden, vorzugsweise 100 - 1000 Hz.

Wenn das fibröse Schüttgut feucht ist und sehr zur Flockenbildung neigt, kann es vorteilhaft sein, das Gut kurzfristig einem schockartigen, hochintensiven Schwingungsfeld auszusetzen, wobei ein besonders hoher Defibriereffekt erzielt wird. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem das Schüttgut dem akustischen Schwingungsfeld ausgesetzt wird, das sich in unmittelbarer Nähe des Schallsenders befindet.

Beim normalen Defibrieren werden jedoch die starken Bewegungen, die bei der erwähnten Art der Hocheffekteinwirkung entstehen, so gross, dass man in der ausströmenden Luft-Faser-Mischung unerwünschte Flöckchen erhalten kann, die noch nicht ganz zerteilt sind. Daher ist die momentane und zeitweise Benutzung des starken Schallfeldes vorzuziehen, wobei gleichzeitig automatisch eine Absperrung im Behälterauslauf zustandekommt.

Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung kommt das vorstehend beschriebene "Schock'-i-Defibrierverfahren zur Anwendung. Die in der Figur gezeigte Vorrichtung

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unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäss Fig. 1 hauptsächlich dadurch, dass der obere Schallsender 6 beweglich montiert ist, um eine periodische Bewegung zwischen einer oberen Lage und einer Lage in unmittelbarer Nähe von Bett k zu ermöglichen. Die periodische Bewegung - die in der Figur schematisch als eine Verschiebungsbewegung gezeigt worden ist - wird durch Betätigungsteil 9 bewirkt, beispielsweise einem mit Schallsender 6 zusammengekoppelten, pneumatischen Zylinder-Kolbenaggregat, das unter Einwirkung des durch Reversierventil TO zustandegebrachten Wechsels der Druckluftzufuhr zwischen Kolbenseite und Kolbenstangenseite zu Ausführung einer periodischen Verschiebung des Schallsenders in Richtung zum und vom Schüttgut 4 gebracht wird. Durch eine zweckmässige, beispielsweise mechanische Vorrichtung kann die Bewegung von Schallsender 6 an eine am Auslauf 7 von Behälter 2 vorhandene Schliessklappe 11 gekoppelt sein, so dass der Auslass während der Zeit, in der das Schüttgut unter Einwirkung des starken Schallfeldes vom Schallsender' steht, geschlossen bleibt. Alternativ kann ein besonderer Schallsender fest angebracht sein, dessen Trichtermündung sich nahe am Bett befindet, um gemäss dem bereits vorstehend Erwähnten periodisch in Funktion gebracht zu werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den oberen Schallsender 6 momentan mit wesentlich höherem Effekt als normal arbeiten zu lassen, wobei Klappe 11 gleichzeitig und zweckmässigst auf automatischem Wege zur Verschlusslage gebracht wird.

Falls der Boden als endlosesBand gefertigt ist, können mehrere Schallsenderpaare in gewissem Abstande zueinander am Bande entlang angeordnet sein, wobei das Schüttgut dazu gebracht wird, sukzessive durch mehrere Druckwellenfelder zu gelangen. Das vorstehend beschriebene "Schock"-Defibrieren wird dadurch zustandegebracht, dass einer der Schallsender zur hochintensiven Einwirkung auf das Schüttgut auf eine der bereits beschriebenen Weisen angeordnet ist.

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Die Erfindung ist nicht nur auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern lässt sich im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche abändern. Somit kann das Füllgut beispielsweise in einem rohrähnlichen Kanal transportiert werden, in den die durch die Schallsender pulsierenden Druckluftströme mit grosser Geschwindigkeit eingeführt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

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f 1 .) .Verfahren zum Defibrieren von fibrösem Schüttgut, dadurch-, ge. kennzeichnet,. dass das Schüttgut der Einwirkung der luftgetragenen Druckwellen in zumindest zwei, gleichzeitig wirkenden Druckwellen^el — dern mit unterschiedliehen Frequenzen ausgesetzt wird.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung von Druckwellenfeldern auf das Schüttgut mit verschiedener Intensität erfolgt»
3· Verfahren gemäss Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut während des Transportes in einer Bahn dazu gebracht wird, mit verschiedener Intensität durch ein Druckwelienfeld zu gelangen .
4. Verfahren gemäss Patenanspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzei chne t, dass zumindest eines der Druckwellenfelder dazu gebracht wird, ßiit einer periodisch variablen Intensität auf das Schüttgut einzuwirken.
5. Verfahren gemäss Patentanspruch 4, d a d u r c h gekennzei chne t, dass die Intensitatsväriationen dadurch zustandegebracht werden, dass einem Druckwellenerzeuger unter im Gange befindlicher Druekwellenerzeugung eine periodische Bewegung zum Schüttgut hin und von diesem fort beigebracht wird,
6. Verfahren gemäss Patentanspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsvariationen dadurch bewirkt werden, dass die Effektzufuhr zum Druckwellenerzeuger zur periodischen Variation gebracht wird.
7. Verfahren gemäss Patentänspfuch h_t dadurch

g e k e ηή ζ e i c h η et, dass die Intensitätsvariationen durch periodische Einschaltung eines Druckwellen-

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erzeugers zustandegebracht werden, der sich in kleinerem Abstande als die übrigen Druckwellenerzeuger zum Schüttgut befindet.
8. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 -7, bei dem sich das Schüttgut auf einem luft- und/oder schalldurchlässigen Bett befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Schüttgut gerichtetes Druckwellenfeld unter und eines über dem luft- und/oder schalldurchlässigen Bett erzeugt wird.
9· Verfahren gemäss einem der obigen Patentansprüche, dadurch ,gekennzeichnet, dass die Druckwellenfelder durch gleichzeitige Zufuhr von Treibgas zumindestens zwei pneumatisch angetriebenen Membranenventilsirenen mit verschiedenen Frequenzen innerhalb des Hörbarkeitsbereiches, erzeugt werden.
10. Vorrichtung zur' Durchführung des Verfahrens gemäss einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzexchne t dass eine zur Auflage von fibrösem Schüttgut angeordnete Unterlage sowie mindestens zwei Druckwellenerzeuger mit verschiedenen Frequenzen, die zwecks Erzeugung von miteinander interferierenden, auf das auf der .Unterlage liegende Schüttgut einwirkenden Druckwellen in Nähe der Unterlage vorhanden sind.
11. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennze ichne t, dass zumindest einer der Druckwellenerzeuger periodisch zur Unterlage hin und von dieser ab beweglich ist.
12. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennzexchne t. dass zumindest drei in der Nähe der Unterlage angeordnete Druckwellenerzeuger vorhanden sind, von denen einer näher zur Unterlage als die anderen und in unmittelbarer Nähe der Unterlage montiert und mit Organen ausgerüstet ist, die zur periodischen Einschaltung

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des Druckwellenerzeugers zwecks momentaner Druckwellenerzeugung angeordnet sind.
13. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage ein luft- und/oder schalldurchlässiges Bett bildet und dass zumindest ein Druckwellenerzeuger oberhalb .und einer unter dem Bett angebracht ist.
14. Vorrichtung gemäss einem der Patentansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage aus' einem Transportband zur Beförderung des Schüttgutes durch die von den Druckwellenerzeugern generierten Druckwellenfelder besteht.
15. Vorrichtung gemäss einem der Patentansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenerzeuger aus pneumatisch angetriebenen Membranenventilsirenen mit Frequenzen innerhalb des Hörbarkeitsbereiches bestehen.

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