DE2802207C2 - Faserfraktioniergerät - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Wasseraustrittsdüsen (22, 23) im wesentlichen von oben oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter (8) gerichtet und mit ihren Mündungen auf und/oder unterhalb der Höhe der Überlaufkante (2) angeordnet sind,

- die Mittel (9,10) für die lösbare Befestigung des Fraktionierbehälters (8) oberhalb der Überlaufkante (2) am Fraktionierbehälter (8) angebracht sind,

- die Wasserstauwanne (1) und der Fraktionierbehälter (8) abgesehen von der ringförmigen Auflage (4, S) nur glatte Wandungen ohne so strömungshmdernde und einen Faseransatz begünstigende Einbauten, Vorsprünge und Kanten aufweisen, und

- zwei verschließbare Entleerungsöffnungen (17, 20) vorgesehen sind, deren eine an der tiefsten ss Stelle des durch die ringförmige Auflage (4, 5) abgegrenzten, äußeren Ringraumes der Wasserstauwanne (1) und die andere an der tiefsten Stelle im Bereich der flexiblen Membran (12) innerhalb der ringförmigen Auflage (4, S) vorgesehen ist

2. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die WasseraustrittsdUsen (22, 23) so ausgebildet sind, daß sie einen etwa unter einem Kegelwinkel von 90° aufgefächerten und/ oder in sich gedrehten Wasserstrahl abgeben.

3. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsdflsen (5», 23) in einem vorzugsweise an der Wandung des Fraktionierbehälters (8) gehaltenen Böndeldüsenkopf (2t) zusammengefaßt sind,

4, Faserfraktioniergerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bündeldüsenkopf (21) in seiner Mitte eine nach unten gerichtete Wasseraustrittsdüse (22) und um diese herum einen Kranz von sechs unter einem Winkel von etwa 30° bis 35" zur Senkrechten nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen (23) aufweist

5, Fraktioniergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauhöhe der Überlaufkante (2) über dem Fraktionierboden (7) 45 mm und der Durchmesser des Fraktionierbodens (7) 170 mm beträgt

6, Faserfraktioniergerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen (23) unterhalb der Überlaufkante (2) auf einer Höhe über dem Fraktionierboden (7) angeordnet sind, die in etwa einem Viertel ihres Abstandes von der Wand des Fraktionierbehälters (8) entspricht

T. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wasseraustrittsdüsen (22, 23) einen Durchmesser von ymm aufweisen und der Bündeldüseukopf (21) eine Wasseraustrittsmenge von 101/min bei einem Druck zwischen 2 und 3 Kp/cm² aufweist

8. Faserfraktioniergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel (9, 10) zur lösbaren Befestigung aus an der Außenseite des zylindrischen Mantels des fraktionierbehäfters (8) angebrachten Armen (9) bestehen, die an ihren Enden mit Verschlußeinrichtungen (10) versehen sind, weiche mit Gegeneinrichtungen verbindbar sind, die vorzugsweise an der Außenwand der Überlaufrinne (3) vorgesehen sind, daß sich mit ihrer Hilfe der Fraktionierbehälter (8) unter Zwischenfügung des Franktionierbodens (7) gleichmäßig abdichtend gegen die ringförmig Auflage (4, 5) andrücken läßt

9. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (10) aus Schnellverschlüssen bestehen.

10. Faserfunktioniergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle wassererfüllten Räume rotationssymmetrisch ausgebildet sind.

11. Faserfräktiöniergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese andere Entleerungsöffnung (17) in der Mulde der flexiblen Ringfläche der flexiblen Membran (12) angeordnet ist

12. Verwendung eines Faserfraktioniergerätes nach einem der Ansprüche 1 bis Π in Verbindung mit einem nachgeschalteten Stufenfraktioniergerät

13. Verwendung des Faserfraktioniergerätes nach Anspruch 12 in Verbindung mit einem McNett-Fraktioniergerät.

Die Erfindung betrifft ein Faserfraktioniergerät, welches vorzugsweise als Prüfgerät für die Bestimmung des Gehaltes an Grobteilen, wie Splittern oder

dergleichen, in Holziaserstoffen vorgesehen ist, Dabei handelt es sich um ein Gerät, welches besteht aus

— einer im wesentlichen zylindrischen, oben offenen Wasserstauwanne mit einer umlaufenden Oberlaufkante, einer diese Oberlaufkante umgebenden Überlaufrinne mit einem Ablauf und einer die Wasserstauwanne mit der Überlaufrinne bzw, dem Ablauf verbindenden, verschließbaren Entieerungsöffnung,

— einem innerhalb der Wasserstauwanne auf einer im wesentlichen ringförmigen, mit kommunizierenden Wasserdurchtrittsöffnungen versehenen Auflage oberhalb des Bodens der Wasserstauwanne ruhenden, als Schutzplatte, Sieb oder dergleichen ausgebildeten, austauschbaren Fraktionierboden,

— einem mittels lösbarer Beffjstigungen abdichtend auf den Rand des Fraktionierbodens aufgesetzten und gegen die ringförmige Auflage angezogenen, zylindrischen Fraktionierbehälter,

— einer innerhalb der ringförmigen Auflage in eine öffnung im Boden der Wasserstauwanne eingespannten, flexiblen Membran mit eine'.i starren Mittelstück, welches an seiner Unterseite mit einem periodisch pulsierbaren Hubantrieb verbunden ist, sowie

— einem steuerbaren Wasserzulauf mit innerhalb des Fraktionierbehälters angeordneten Wasseraustrittsdüsen.

Die für die Papier, Karton, Pappe und verwandte Produkte erzeugende Industrie vornehmlich aus Holz gewonnenen Faserstoffe bestehen im allgemeinen aus einem eine bestimmte Faserlängenverteilung aufweisenden Gemisch aus Fasern unterschiedlicher Länge und enthalten darüber hinaus häufig noch nicht ausreichend aufgeschlossene gröbere Bestandteile des Ausgangsrohstoffes sowie andere mögliche Verunreinigungen. Für die Überwachung des Fabrikationsprozesses ist es in vielen Fällen erforderlich, den Gehalt eines Faserstoffes an unerwünschten Grobbestandteilen und Verunreinigungen, aber auch eventuell seine Faserlängenverteilnng zu kennen. Zur Ermittlung dieser Merkmale werden sogenannte Faserfraktioniergeräte als Prüfgeräte verwendet Die hierfür bekannten Prüfgeräte verwenden weitgehend unterschiedlich abgestufte Schlitzplatten und Siebe, Mt denen eine in wäßriger Suspension verteilte Probe des Faserstoffes in jeweils einen Siebdurchgang und einen Siebrückstand getrennt wird.

Die im wesentlichen mit mechanischen Aufschlußverfahren aus dem Holz gewonnenen Holzschliffe und Holzstoffe enthalten außer den durch das Aufschlußverfahren vereinzelten faserförmigen Zellen des Holzes auch noch zusammenhängende Fasergruppen, sogenannte Splitter, die beispielsweise bei der Papierherstellung und für die Papiereigenschaften äußerst nachteilig sind. Da diese Splitter im Fabrikationsverfahren ausgeschieden und nachaufgeschlossen werden müssen, kommt der Bestimmung des Splittergehaltes von Holzschliffen und Holzstoffen insbesondere für die Herstellung von Druckpapieren eine besondere Bedeutung zu. Andererseits bietet die Bestimmung des Splittergehaltes mit labormäßigen Fraktioniergeräten im Gegensatz zu einer Längenfraktionierung der geschmeidigeren Einzelfasern, wofür teilweise die gleichen Geräte verwendet werden, besondere Schwierigkeiten.

Da die lsngenbeswgene Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen mit Labormitteln weitgehend zufriedenstellend gelöst ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung vornehmlich auf die Entwicklung eines labormäßigen Fraktioniergerätes, welches insbesondere zufriedenstellende Ergebnisse bei der Ermittlung des SpHttergehaltes von Holzstoffsuspensionen liefern soll Durch Austausch entsprechender Siebe ist es dann meist möglich, das gleiche Gerät auch erfolgreich für die längenbezogene Faserfraktion einzusetzen.

Da es bei der Bestimmung des SpHttergehaltes mehr auf die Dicke als auf die Länge der Splitter ankommt, werden für die Splittergehaltsbestimmung allgemein keine Siebe, wie für die längenmäßige Faserfraktionierung, sondern möglichst genau gearbeitete Schlitzplatten verwendet, deren Schlitzweite den kleinsten Durchmesser der auszusondernden Splitter bestimmt

Die bekannten labormäßigen Faserfraktioniergeräte lassen sich grundsätzlich in zwei Typen unterteilen, und zwar in solche, bei denen die Schlitzplatten, Siebe oder dergleichen, die im folgenden zusammenfassend als Fraktionierböden bezeichnet werdest sollen, senkrecht angeordnet sind, und in solche, in denen die Fraktionierböden waagerecht angeordnet sind. Die senkrechte Anordnung wird dabei bevorzugt für Stufenfraktioniergeräte verwendet bei denen eine einzige Probe in einem Durchlauf durch mehrere, abgestufte Fraktionierböden gleichzeitig in verschiedene, gewünschte Fraktionen aufgeteilt wird.

Bekannte Stufenfraktioniergeräte mit senkrechten Fraktionierböden sind das sogenannte Clark-Faserfraktioniergerät und das McNett-Faserfraktioniergerät, welches beispielsweise Eingang in die Standardprüfmethoden der skandinavischen Papierindustrie gefunden hat (siehe Scan-Test M6 :69, Svensk Papperstidning 72 (1969), S. 312-314). Die genannten Geräte sind zwar aus dem Gesichtspunkt zu bevorzugen, daß mit ihnen die gleichzeitige Aufteilung einer Probe in mehrere Fraktionen möglich ist, infolge der senkrechten Anordnung der Fraktionierböden sind sie jedoch, wie die Erfahrung belegt hat, für die Bestimmung des Spüttergehaltes mittels Schlitzplatten ungeeignet

Für die Bestimmung des SpHttergehaltes mittels Schlitzplatten kommen daher nur Fraktioniergeräte mit

« einem waagerechten Fraktionierbogen in Frage. Hier sind als bekannte Geräte lediglich da? Sommsrville-Fraktioniergerät und das Brecht-Holl-Gerät zu nennen, welches als Prüfgerät im Rahmen der Prüfung von Holzstoffen gemäß Zellcheming-Merkblatt VI/I/66 benutzt wird (siehe Das Papier, 20 (1966) H. 5, S. 256-265). Beide Geräte sind bereits in den dreißiger Jahren entwickelt wurden. Wenn auch das Sommerville-Gerät in England und das Brecht-Holl-Gerät im deutschsprachigen Raum weitgehend zur Bestimmung das tiplittergehaltes verwendet werden, so sind doch beide Geräte mit wesentlichen Nachteilen in bezug auf die Meßgenauigkeit und in anderer Hinsicht verbunden, weswegen sie auch bisher nicht Eingang in nationale Standard-Prüfnormen gefunden haben.

Abgesehen von z. Zt noch bestehenden Problemen, die auch in einer reproduzierbaren Herstellbarkeit geeigneter Schlitzplätten liegen, weist das Brecht-Höll-Gerät allein strömungstechnisch erhebiiche Nachteile auf, die dazu führen, daß die auf den Fraktionierboden gegebenen Proben sich auch bei verhältnismäßig langen Prüfzeiten nicht vollständig auswaschen lassen und daher zusammen mit den zurückzuhaltenden Splittern auch noch Faserstoffe auf der Schlitzplatte verbleiben.

Das Brecht-Holl-Gerät verwendet Wasserdüsen, die unmittelbar oberhalb des Fraktionierbodens am Innenumfang des Fraktionierbehälters angeordnet und mit einer im wesentlichen tangentiaien Komponente horizontal in die Waschkammer gerichtet sind. Ferner ragt s von der zylindrischen Außenwand des Fraktionierbehälters radial ein senkrechtes Umleit- oder Prallblech in die Waschkammer hinein. Insbesondere die letztere Maßnahme, die offensichtlich für eine Umleitung des durch die tangentiaien Düsen umlaufenden Waschwassers in to das Zentrum der Waschkammer vorgesehen war, verursacht tote Ecken in der Strömung, die zu Faserzusammenballungen führen, die praktisch stationär auf dem Fraktionierboden bleiben und sich auch durch längeres Auswaschen nicht zerteilen lassen. Diese Schwierigkeiten hatten bereits dazu geführt, daß die anzuwendende Prüfvorschrift auf den Eintrag einer Probe von 2 g Faserstoff beschränkt werden mußte (siehe »Das Papier« 13 (1959), S. 372). Eine Probe von nur 2 g Faserstoff ist für den Erhaii reproduzierbarer Prüfergebnisse im allgemeinen jedoch schon zu gering. Insbesondere ist eine derart geringe Probemenge nicht ausreichend, wenn man beabsichtigt, den im Ablauf des Splitterprüfgerätes anfallenden Schlitzplattendurchgang unmittelbar einem Stufenfraktioniergerät zuzufüh- ren. Die ungünstigen Strömungsverhältnisse beim Brecht-Holl-Gerät schließen es ferner aus, geringere Schlitzweiten als 0,2 mm zu verwenden, was bei den heutigen Qualitätsanforderungen zur Ermittlung feinster Splitter jedoch in weiterem Umfang erforderlich wird. Auch für gewisse Holzstoffe neueren Typs mit sehr hohem Langfaseranteil, wie etwa thermomechanischer Holzstoff, ist eine Splittergehaltsbestimmung mit dem Brecht-Holl-Gerät kaum möglich.

Weitere Nachteile des Brecht-Holl-Gerätes bestehen darin, daß es seinem konstruktiven Aufbau nach nicht dafür vorgesehen ist, einem Stufenfraktioniergerät vorgeschaltet zu werden, da sich der Durchgang durch den Fraktionierboden nicht quantitativ in ein angeschlossenes Prüfgerät weiterleiten läßt. Hierfüt ist im wesentlichen maßgeblich, daß die wassergefüllten Räume des Gerätes außerhalb des Fraktionierbehälters nicht strömungsgünstig ausgebildet und mit verschiedenen hinderlichen Einbauten versehen sind. Insbesondere stören die unterhalb der Wasserspiegels befindliche Scharnierhaiterung und Verschlußeinrichtung für den Fraktionierbehälter sowie die nicht glatte Ausführung des Mittelstückes innerhalb der Membran. Ferner ist die Wasserstauwanne unterhalb des Fraktionierbodens nicht vollständig entleerbar.

Das Sommerville-Gerät weist im wesentlichen ähnliche Nachteile auf. Auch bei diesem Gerät sind die Wasserdüsen horizontal über dem Fraktionierboden angeordnet Infolge eines größerflächigen Fraktionierbodens sind die Prüfergebnisse mit dem Somerville-Ge- rät häufig etwas zufriedenstellender als mit dem Brecht-Holl-Gerät, da der größere Fraktionierboden den Eintrag einer größeren Probenmenge erlaubt, jedoch hat der große Fraküonierboden andere Nachteile zur Folge. So ist unterhalb des Fraktionierbodens eine «> zusätzliche durchbrochene Stützplatte angeordnet, in der sich leicht Fasern verfangen, so daß deren quantitative Oberführung in ein nachgeschaltetes Gerät nicht möglich ist Außerdem wird das Gerät durch seine Baugröße sehr unhandlich und hat sich daher nicht allgemein einführen können. So wird beispielsweise aHein zum Abspülen der zurückgehaltenen Splitter von der herausgenommenen Schlitzplatte ein verhältnismäßig großes Auffanggefäß benötigt.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie ihn das Brecht-Holl-Gerät darstellt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gerät mit den eingangs beschriebenen Merkmalen dahingehend weiterzuentwickeln, daß unter vertretbaren Prüfbedingungen eine verbesserte Auswaschung und damit schärfere Trennung des zurückgehaltenen Splitteranteiles vom Faserdurchgang möglich ist, so daß man auch bei Probeneintragsmengen von mindestens 10 g Faserstoff reproduzierbare Prüfergebnisse erhält, man die bisher üblichen Schlitzweiten von 0,2 mm erforderlichenfalls auf 0,15 mm reduzieren und auch langfaserige Stoffe verarbeiten kann, die im Brecht-Holl-Gerät bisher behandelt werden konnten. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Gerät dabei so zu gestalten, daß für den unmittelbaren Anschluß eines Stufenfraktioniergerätes zur gleichzeitigen Bestimmung der Faserlängenverteilung eine quantitative Überführung des Durchganges durch den Frsktionierboden in das angeschlossene Gerät möglich ist

Diese Aufgabe wird für ein Gerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- die Wasseraustrittsdüsen im wesentlichen von oben oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter gerichtet und mit ihren Mündungen auf und/oder ufi,*rhalb der Höhe der Überlaufkante angeordnet sind,

- die Mittel für die lösbare Befestigung des Fraktionierbehälters oberhalb der Überlaufkante am Fraktionierbehälter angebracht sind,

- die Wasserstauwanne und der Fraktionierbehälter, abgesehen von der ringförmigen Auflage für den Fraktionierboden, nur glatte Wandungen ohne strömungshindernde und einen Faseransatz begünstigende Einbauten, Vorsprünge und Kanten aufweisen, und

- zwei verschließbare Entleerungsöffnungen vorgesehen sind, deren eine an der tiefsten Stelle des durch die ringförmige Auflage abgegrenzten, äußeren Ringraumes der Wasserstauwanne und die andere an der tiefsten Stelle im Bereich der flexiblen Membran innerhalb der ringförmigen Auflage vorgesehen ist

Im Gegensatz zu einer jahrelangen Prüfpraxis, deren Methoden der Angriffspunkt wiederholter Kritik geworden sind, die jedoch bislang nicht zu durchgreifenden Verbesserungen geführt hat, konnte in längeren Untersuchungen überraschenderweise ermitteu werden, daß sich der Auswascheffekt einer Faserstoffprobe in einem Prüfgerät des eingangs beschriebenen Typs ganz erheblich verbessern läßt, wenn man die mittels Wasseraustrittsdüsen erzeugten Wasserstrahlen trotz Verwendung einer Schlitzplatte als Fraktionierboden im wesentlichen von oben oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter leitet Auch bei dieser Richtungsgebung der Wasserstrahlen hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die Mündungen der Wasseraustrittsdüsen innerhalb des Wasserstaus im Fraktionierbehälter anzuordnen. Da der Wasserstau im Gerät im wesentlichen durch die Höhe der Überlaufkante der Wasserstauwanne bestimmt wird, sollten die Wasseraustrittsdüsen nicht höher angeordnet sein als die Überlaufkante der Wasserstauwanne. Da jedoch infolge des Strömungswiderstandes des Fraktionierbodens das in den

Fraktionierbehälter eingeleitete Waschwasser häufig einen etwas höheren Stau bildet, als es der Höhe der Überlaufkante entspricht, sind geringe Abweichungen von der verlangten höchsten Anordnung der Wasseraustrittsdüsen unschädlich, solange die Düsenmündungen bei Betrieb des Gerätes in den entstehenden Wasserstau eintauchen.

F> hat sich als zweckmäßig erwiesen, mehrere Wassfcraustrittsdüsen bündelartig in einem gemeinsamen Düsenkopf im Zentrum des Fraktionierbehälters anzuordnen. Dieser Bündeldüsenkopf weist bei einer bevorzugten Ausführungform eine senkrecht nach unten gerichtete Wasseraustrittsdüse und einen diese umgebenden Kranz von weiteren 6, im gleichen Abstand voneinander angeordneten Wasseraustrittsdüsen, auf die unter einem bestimmten Winkel zur Senkrechten schräg nach außen gerichtet sind. Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, Wasseraustrittsdüser» zu verwenden, die einen aufgefächerten und/oder gedrehten Wasserstrahl aussenden. Anzahl und Durchsatz der einzelnen Wasseraustrittsdüsen sind im einzelnen jedoch darauf abzustellen, daß sie bei einem üblicherweise verwendeten Wassernetzdruck die entsprechend den für das Gerät entwickelten Prüfvorschriften pro Zeiteinheit erforderliche Wassermenge ausströmen lassen und dabei eine für eine ausreichende Umwälzung des im Fraktionierbehälter enthaltenen Wasservolumens erforderliche Strahlintensität aufweisen. Dabei läßt sich die Wirkung der Wasserstrahlen optimieren, wenn im Verhältnis zur Höhe des W isserstaus über dem Fraktionierboden und zum Durchmesser des Fraktionierbehälters eine bestimmte Winkelstellung der nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen eingehalten wird. Spezielle Bedingungen hierfür sind in den Unteransprüchen beansprucht und in der sich anschließenden Zeichnungsbeschreibung im einzelnen näher erläutert.

Durch die Anbringung der lösbaren Befestigungsmittel am Fraktionierbehälter oberhalb der Ebene der Überlaufkante wird erreicht, daß der Fraktionierbehäl- *o ter innerhalb des Wasserstaus lediglich mit einer glatten Kante, erforderlichenfalls unter Zwischenfügung eines ebenfalls glatten Dichtringes, auf dem Rand des Fraktionierbodens aufliegt und zusammen mit diesem gleichmäßig abdichtend gegen die ringförmige Auflage innerhalb der Wasserstauwanne angedrückt werden kann. Hierdurch werden unterhalb des Wasserspiegels sämtliche im allgemeinen in ihrer Form unregelmäßigen Einbauten vermieden, wie sie die Anbringung von beispielsweise Scharnieren und Verschlußmitteln am unteren Rand des Fraktionierbehälters erfordern würde. Durch fehlende zusätzliche Einbauten und die im wesentlichen rotationssymmetrische Ausbildung aller Behälterteile werden optimale Strömungsbedingungen erreicht Auf diese Weise kann sich auch eine über den gesamten Umfang des Gerätes gleichmäßig verteilte, im wesentlichen radial gerichtete Pulsationsströmung durch die Membranbewegung im Boden der Wasserstauwanne ausbilden. Diese Strömung verläuft in radialer Richtung von der Waschkammer innerhalb des « Fraktionierbehälters, durch den Fraktionierboden, über die Ringfläche der Membran hinweg durch die kommunizierenden öffnungen in der ringförmigen Auflage hindurch in den äußeren Ringraum der Wasserstauwanne und teilweise in gleicher Richtung ^ω wieder zurück, insofern die Puisationsströmvmg den Wasserzulauf überschreitet Auch diese gleichmäßigere Ausbildung der Strömungsverhältnisse führt zu einer besser trennenden Auswaschung der Faserstoffprobe und somit zu genaueren Prüfergebnissen.

Gleichzeitig gewährleistet das Vorsehen rotationssymmetrischer, glatter Räume, daß sich keine Fasern innerhalb des Gerätes anlagern können und der gesamte Durchgang durch den Fraktionierboden in ein nachgeschaltetes Gerät überführt werden kann. Um zu diesem Zweck das Gerät nach Ende des Auswaschvorganges auch quantitativ in das Folgegerät entleeren zu können, ist im Membranraum unterhalb des Fraktionierbodens am tiefsten Punkt der üblichen Membrandurchwölbung eine zusätzliche Entleerungsöffnung vorgesehen, die über ein verschließbares Ventil mit dem Ablauf des Gerätes in Verbindung steht.

Obwohl sich das erfindungsgemäße Gerät selbst nach Austausch der Schlitzplatte durch geeignete Siebe ohne weiteres zur Trennung einer Probe in zwei Fraktionen unterschiedlicher Faserlänge einsetzen läßt, ist es ein besonderes Merkmal des Gerätes, daß es sich infolge der erfindungsgemälSen Ausgestaltung direkt einem Stufenfraktioniergerät, und zwar bevorzugt einem Gerät von der Bauart McNett vorschalten läßt. Die Verwendung des vorliegenden Gerätes in dieser Kombination soll daher mit unter Schutz gestellt werden. Wie aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervorgehen wird, ist das erfindungsgemäße Gerät bevorzugt so ausgelegt, daß die Betriebsbedingungen an diejenigen eines McNett-Gerätes angepaßt sind.

Außer an herkömmlichen Holzschliffen läßt sich, wie Versuchsergebnisse gezeigt haben, mit dem erfindungsgemäßen Gerät auch der Splittergehalt von Zellstoffen und besonders langfaserigen, zum Beispiel thermomechanischen Holzstoffen, ohne weiteres auch an einer Probengröße von 10 g Faserstoff bestimmen. Der hervorragende Auswascheffekt führt dazu, daß auf der Schlitzplatte tatsächlich nur reine Splitter zurückbleiben, die nach Abspulen von dem Fraktionierboden und Absaugen auf einem Membranfilter ohne weiteres einer Vergrößerung durch Projektion zugänglich sind und sich in der vergrößerten Abbildung ihrerseits durch geeignete Auszähl- und Meßmethoden leicht in verschiedene Größenklassen aufteilen lassen.

Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes scheint sich für eine einfache Bestimmung von Harz- und Schmutzteilen in chemisch aufgeschlossenem Zellstoff zu erschließen, dessen geschmeidige, verhältnismäßig lange Einzelfasern vom bisher verwendeten Brecht-Holl-Gerät nicht bewältigt werden konnten.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Faserfraktioniergerät in seiner bevorzugten Ausführung unter Hinweis auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben.

Es stellen dar:

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes;

F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1, in der schematisch der Strömungsverlauf der aus den Wasseraustrittsdüsen austretenden Wasserstrahlen gezeigt ist;

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Strömungsrichtung aus den Düsen in Draufsicht

Das in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellte Faserfraktioniergerät besteht aus einer runden Wasserstauwanne (1), die mit einer umlaufenden Oberlaufkante (2) versehen ist Die Wasserstauwanne (1) ist außerhalb der Überlaufkante (2) von einer umlaufenden Überlaufrinne (3) umgeben, die mit der Wanne aus einem Stück

gearbeitet ist. Innerhalb der Wasserstauwanne (1) ist ein ringförmiger Bund (4) vorgesehen, der zusammen mit einem aufgesetzten und mit Durchbrüchen (6) für eine kommunizierende Wasserströmung versehenen Ring (5) die ringförmige Auflage für den Fraktionierboden (7) bildet, der im vorliegenden Fall als metallische Schlitzplatte ausgebildet ist. Auf den Rand des Fraktionierbodens (7) ist mit seiner Unterkante ein Fraktionierbilälter (8) aufgesetzt, der an seiner Außenseite oberhalb der Überlaufkante (2) der Wasserstauwanne (1) mit drei unter Winkeln von 120° angeordneten, radialen Armen (9) versehen ist, die an ihren Enden Befestigungseinrichtungen (10) in Form von Bajonettverschlüssen tragen, deren stationäre Gegenteile an der Oberkante der Außenwand der Überlaufrinne (3) befestigt sind. Mittels der Bajonettverschlüsse (10) läßt sich der Fraktionierbehälter (8) unter Zwischenfügung einer ringförmigen Dichtung abdichtend gegen den Rand des Fraktionierbodens (7) und über diesen gegen den Ring (5) der ringförmigen Auflage in der Wasserstauwanne (1) andrücken. Diese Art der Befestigung ist zum Abheben des Fraktionierbehälters (8) leicht von oben zugänglich und einfach handhabbar und erlaubt es, den Fraktionierbehälter (8) gleichmäßig abdichtend über seinen gesamten Umfang an seine Auflage anzudrücken. Durch die Anordnung der Arme (9) und der Bajonettverschlüsse (10) oberhalb der Überlaufkante (2) wird der wassererfüllte Raum des Gerätes von unnötig strömungshindernden Einbauten freigehalten.

In eine innerhalb des ringförmigen Bundes (4) im Boden der Wasserstauwanne (1) vorgesehene öffnung ist mittels eines Klemmringes (11) eine ringförmige Gummimembran (12) eingespannt Der innere Rand der Gummimembran (12) ist zwischen die Scheiben eines flachen Kolbens (13) eingespannt, der an seiner Unterseite mit einem im Gerätegestell (14) geführten Stößel (15) verbunden ist, an dem, angedeutet durch die Bezugsziffer 16, ein periodisch pulsierender Hubantrieb angreift Wesentlich ist, daß die Innenfläche der Gummimembran weitgehend absatzlos in den flachen Kolben (13) übergeht, und daß dessen obere Scheibe an ihrer in die Wasserstauwanne gerichteten Außenfläche strömungstechnisch glatt ausgebildet ist und keine vorstehenden Schraubenköpfe, mit Kanten versehene Schlitze oder dergleichen aufweist An ihrer am tiefsten durchgewölbten Stelle ist die Gummimembran (12) mit einem Entleerungsstutzen (17) versehen, der über eine durch ein Ventil (18) verschließbare Leitung mit dem Hauptablauf (19) des Gerätes verbunden ist welche an die Unterseite der Überlaufrinne (3) angeschlossen ist Im Bereich des Ablaufes (19) befindet sich ferner eine verschließbare Entleerungsöffnung (20), die die Wasserstauwanne (1) an ihrer tiefsten Stelle außerhalb des ringförmigen Bundes (4) mit der Überlaufrinne (3) verbindet

Innerhalb des Fraktionierbehälters (8) ist ein Düsenkopf (21) mit mehreren Wasseraustrittsdüsen (22, 23) angeordnet, welcher mittels einer Halterung (24) an der Innenwand des Fraktionierbehälters (8) im Bereich von dessen oberer Kante befestigt ist Der Düsenkopf (21) ist derart im Zentrum des Fraktionierbehälters (8) angeordnet, daß sich die Mündungen der Wasseraustrittsdüsen (22 und 23) unterhalb der Überlaufkante (2) bzw. des Wasserspiegels (25) im Fraktionierbehälter befinden. Der Düsenkopf (21) ist mit einer mittleren, senkrecht nach unten weisenden Wasseraustrittsdüse (22) und einem diese umgebenden Kranz von sechs

weiteren schräg nach außen gerichtetfen Wasseraustrittsdüsen (23) versehen, die mit ihren Mündungen sämtlich unterhalb des Überlaufes (2) und des durch diesen angestauten Wasserspiegels (25) liegen.

Der Wasserzulauf des Düsenkopfes (21) ist mit einem steuerbaren Ventil (26) und entsprechenden Steuer- und Meßeinrichtungen (27) versehen. Bei der Steuerung des Wasserzulaufes kommt es neben der Aufrechterhaltung eines geeigneten Druckes im wesentlichen darauf an, daß sich die pro Zeiteinheit ausströmende Wassermenge genau einstellen und konstanthalten läßt

Die F i g. 2 und 3 veranschaulichen das sich durch die verwendeten Wasseraustrittsdüsen ergebende Strömungsbild. Die Schrägstellung der äußeren Düsen (23) ist abhängig von deren Abstand von der Mittelachse des Fraktionierbehälters (8), ihrer Höhe über dem Fraktionierboden (7) und dem Durchmesser des Fraktionierbodens. Die Düsen sollten dabei etwa so gerichtet sein, daß die Verlängerungen ihrer mittleren Strahlen im Bereich des mittleren Drittels des Radius des Fraktionierbodens (7) auf diesen auftreffen. Diese Angabe kann jedoch nur als Anhaltswert dienen, die optimalen Strömungsverhältnisse lassen sich nach Art und Stellung der verwendeten Wasseraustrittsdüsen im Einzelfall durch Versuche unschwer ermitteln. Besonders zweckmäßig ist es, Düsen mit einem kegelförmig aufgefächerten Strahl zu verwenden, der darüber hinaus noch in sich selbst gedreht ist Durch diese Anordnung wird ereicht, daß das zu fraktionierende Fasergut in Einzelfasern zerlegt wird und die dies bewirkende Strömung sämtliche Bereiche über dem Fraktionierboden unter einem geeigneten Anströmwinkel erfaßt Dadurch wird eine Flockenbildung innerhalb der Faserstoffsuspension vermieden und die Fraktionierleistung durch die Schlitzplatte hindurch wesentlich verbessert Dies gilt sowohl in bezug auf die durchgesetzte Fasermenge als auch auf den erzielten Trenneffekt

Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes entspricht der Durchmesser von 170 mm der verwendeten Schlitzplatte demjenigen des Brecht-Holl-Gerätes. Die Stauhöhe der Überlaufkante (2) über der Oberfläche der Schlitzplatte beträgt 45 mm. Auch diese gegenüber dem Brecht-Holl-Gerät um 25 mm vergrößerte Stauhöhe wirkt sich günstig auf den Auswascheffekt aus.

Bei dem verwendeten Schlitzplattendurchmesser von 170 mm, einer Wasserstauhöhe von 45 mm und einer Wasserzulauf menge von etwa 10 l/min wurden beste Ergebnisse bei Verwendung einer Bündeldüse vom Fabrikat Lechler, Typ B 1723 erzielt, die so angeordnet ist daß die Mündungen ihres Düsenkranzes etwa 15 bis 20 mm über der Schlitzplatte liegen und daher etwa 25-30 mm in den Wasserstau eintauchen.

Die Bündeldüse vom genannten Typ weist eine senkrechte und einen Kranz von 6 um diese herum angeordneten Düsen auf, die in einem Abstand von etwa 26 mm von der Zentraldüse unter einem nach außen gerichteten Winkel von etwa 30-35° zur Senkrechten angeordnet sind. Die Strahlen der einzelnen Düsen besitzen die Gestalt von Hohlkegeln mit einem öffnungswinkel von etwa 90°, wobei die Flüssigkeit gleichzeitig in Drehbewegung versetzt wird. Der Sprühwinkel des gesamten Düsenkopfes beträgt zwischen 120 und 140°.

Die Düsenbohrungen haben einen Durchmesser von 2ß mm, so daß sich bei einem Wasserdruck zwischen 2 und 3 Kp/cm² eine Gesamtausflußmenge des Düsenkopfes von 10 l/min ergibt Die genaue Ausflußmenge des

Gerätes ist durch eine Wasserdruckregelung einstellbar.

Der Pulsationsantrieb (16) dss Gerätes führt in der Minute 200 Doppelhübe von 18 mm aus.

Folgende weitere Prüfbedingungen haben sich bei Verwendung einer herkömmlichen Schutzplatte mit 0,2 mm Schlitzweite für günstig erwiesen:

Eintragsmenge (g atro Faserstoff) 10 20

Eintragsvolumen (1) 2 4

Eintragsdauer (min.) 2 5

Wassermenge (l/min.) 10 10

Gesamtwaschdauer (min.) 20 40

Die anliegende Tabelle zeigt das Ergebnis von Vergleichsmessungen an drei unterschiedlichen Holzfaserstoffen zwischen dem erfindungsgemäßen Gerät und einem Brecht-Holl-Gerät Dabei wurde beim Brecht-Holl-Gerät ein Faserstoffeintrag von 2 g und beim erfindungsgemäßen Gerät ein Eintrag von 10 g gemäß den oben angegebenen Prüfbedingungen ver-

wendet. Die Ergebnisse zeigen nicht nur die wesentlich geringere Streuung der erhaltenen Splittergehalte bei Messung mit dem erfindungsgemäßen Gerät, sondern darüber hinaus auch absolut niedrigere Werte bei Messung mit dem eriindungsgemäßen Gerät, was auf den verbesserten Auswascheffekt und damit schärferen Trenneffekt gegenüber dem herkömmlichen Brecht-Holl-Gerät zurückzuführen ist.
Die angegebenen Prüfbedingungen für die beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes sind so ausgewählt, daß sich ohne weiteres ein Stufenfraktioniergerät vom Typ McNett anschließen läßt. Auch für jenes Gerät wird allgemein eine Probemenge von 10 g und ein Wasserdurchsatz

is von 10 l/min, vorgeschrieben. Durch die Kombination beider Gerätetypen läßt sich so in einem einzigen Arbeitsgang von einem Faserstoff sowohl der Splittergehalt bestimmen als auch eine mehrstufige Faseriängenfraktion erhalten.

Stoffart	Mahlgrad CSR)*)	Brecht-Holl-Gerät bei 2 g Eintrag	Variations koeffizient**)	Erfindungsgemäßes Gerät bei 10 g Eintrag
		% Splitter	12,8	% Splitter Variations koeffizient**)
Holzschliff rösch	63	0,78	21,2	0,41 4,9
Holzschliff schmierig	70	0,33	26,7	0,20 4,9
Thermomechanischer Holzstoff	68	0,30	0,07 11,8

*) ⁰SR = Grad Sehopper-Ricgler (Entwässerungsfähigkeit). **) Variationskoeffizient beruht auf 10 Einzelmessungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Faserfraktibniergerftt, vorzugsweise zur Bestimmung des Genaltes an GrobteUen, wie Splittern oder dergleichen, in Holzfaserstoffen, bestehend aus

- einer im wesentlichen zylindrischen, oben offenen Wasserstauwanne mit einer umlaufenden Oberlaufkante, einer diese Oberlaufkante umgebenden Oberlaufrinne mit einem Ablauf und einer die Wasserstauwanne mit der Oberlaufrinne bzw. dem Ablauf verbindenen, verschließbaren Entleerungsöffnung,

- einem innerhalb der Wasserstauwanne auf einer im wesentlichen ringförmigen, mit kommunizierenden Wasserdurchtrittsöffnungen versehenen Auflage oberhalb des Bodens der Wasserstauwanne ruhenden, als Schlitzplatte, Sieb oder dergleichen ausgebildeten, austauschbaren Fraktionierboden,

- einem mittels lösbarer Befestigungen abdichtend auf den Rand des Fraktionierbodens aufgesetzten und gegen die ringförmige Auflage angezogenen, zylindrischen Fraktioniert«- halter,

- einer innerhalb der ringförmigen Auflage in eine öffnung im Boden der Wasserstauwanne eingespannten, flexiblen Membran mit einem starren Mittelstück, welches an seiner Unterseite mit einem periodisch pulsierbaren Hubantrieb verbunden ist, sowie

- einem steuerbaren Wasserzulauf mit innerhalb des Fraktionierte!; alters ί> -geordneten Wasseraustrittsdüsen,