DE286252C

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Publication number: DE286252C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Patentschrift

- JV* 286252 -KLASSE 55 d. GRUPPE

PEDER CHRISTIAN SCHAANNING in VINDEREN b. KRISTIANIA, Norwegen.

und ähnliche Fasermassen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Mai 1914 ab.

Die bekannten Schleudersortierer für Holzstoff, Zellulose und ähnliche Stoffmassen, bei denen! die Sortierung durch einen gelochten Zylinder in der Weise erfolgt, daß die durch ein zentrales Mundstück zugeführte Masse von schnell umlaufenden Schaufeln erfaßt und gegen den Sortierzylinder geschleudert wird, verbrauchen eine unverhältnismäßige große Menge Kraft im Verhältnis zu ihrer Leistung.

In dieser Beziehung rechnet man mit von 1,0 bis auf 1,7 PK pro Tonne aussortierter Masse mit 50 Prozent Wassergehalt.

Wenn man dies näher untersucht, ist die Ursache zu diesem großen Kraftverbrauch leicht zu verstehen. Der wesentlichste Teil der Kraft wird verbraucht, um den Widerstand gegen die Bewegung der Masse um den stillstehenden Sortierzylinder zu überwinden, indem die Masse eine um so viel größere Reibung gegen die innere Wandung des Sortierzylinders ausübt, je größer ihre Schleuderwirkung sein soll. Dieser Reibungswiderstand steigt annähernd mit dem Quadrat der Umdrehungsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit). Da außerdem der Momentarm des Widerstandes mit Bezug auf die Achse dem inneren Radius des Sortierzylinders gleich ist, wird die Treibarbeit mit dem Radius steigen.

Nun zeigt die Erfahrung, daß das Produktionsvermögen pro Pferdekraft der gewöhnlichen Schleudersortierer in gewissen Beziehungen beschränkt ist. Ein kleiner ,Versuchssortierer zeigt stets sehr günstige Resultate, d. h. kleinen Kraftverbrauch, sobald er aber in den für Großbetrieb nötigen Abmessungen gebaut wird, steigt der Kraftverbrauch ganz unverhältnismäßig. Diese Erscheinung ist leicht erklärlich.

Die Arbeit, die die Treibachse pro Flächeneinheit der Sortierplatte ausführen muß, um diese Masse auf dieser Platte herumzutreiben, , kann durch die Gleichung i

(1) a = k-v²-R

ausgedrückt werden, in der α die Arbeit, k eine Konstante, die u. a. den Reibungskoeffizient enthält, ν die Umfangsgeschwindigkeit und r den Zylinderradius bezeichnet.

Für einen größeren Sortierzylinder mit Radius 7? und Umfangsgeschwindigkeit V wird die entsprechende Arbeit A, ebenfalls pro Flächeneinheit:

(2) A = k · F² · 22.

(3)

Hiernach wird

A _ /V γ R
α \ ν J r

Wenn die beiden Sortierzylinder dieselbe Sortierwirkung pro Flächeneinheit haben sollen, muß die Schleuderkraft c für die Masse in gleich groß in den beiden Sortierzylindern sein, also

r.2 γι

c ~ m·

v^z

und mithin:
(4)

was in die Gleichung (3) eingesetzt gibt
(5) 4='*

Die Treibarbeit pro Flächeneinheit der Sortierplatte steigt somit mit dem Quadrat des Radius, was ohne weiteres die oben erwähnte Erscheinung erklärt.

Die Gleichung (5) zeigt übrigens, daß es für einen gewöhnlichen Schleudersortierer zweckmäßigst ist, einen Sortierzylinder mit möglichst kleinem Durchmesser zu verwenden und lieber die Länge des Sortierzylinders größer zu machen, was nämlich die Treibarbeit pro Flächeneinheit nicht vergrößert. Ein Sortierzylinder mit 0,5 m Durchmesser und 2 m Länge mit richtig angepaßter Umdrehungsgeschwindigkeit hat dasselbe Produktionsvermögen wie ein Sortierzylinder mit 1 m Durchmesser und ι m Länge, trotzdem aber ist der Kraftverbrauch des letzteren der vierfache von demjenigen des ersteren.

Es ist somit klar, daß man — um den Kraftverbrauch möglichst niedrig zu halten ·— mit Sortierzylindern von kleinem Durchmesser und großer Länge arbeiten mußte, was jedoch bei passender Produktion unzweifelhaft zu , sehr unpraktischen Konstruktionsformen, die außerdem großen Platz fordern, führen würde. Ein weiterer, für die gewöhnlichen Sortierer mit Schleuderrad sehr ungünstig wirkender Umstand ist, daß die Masse über die Sortierfläche ungleichmäßig verteilt wird. Vor jeder Schaufel (tangentiell gerechnet) häuft sich die Masse bedeutend mehr auf als hinter der Schaufel, wo sich fast keine Masse befindet. Jede Schaufel treibt somit einen ziemlich dicken Massenstrang mit herum, welcher außerdem — je nachdem er entwässert wird —. mehr oder weniger wurstförmig über die Sortierfläche teilweise rollt. Diese ungünstige Verteilung der Masse hat zur Folge, daß die nutzbare Sortierungsfläche jeweils nur Y₂ bis Y₃ (oder möglicherweise noch weniger) der Gesamtfläche wird.

Endlich wirkt auch der Umstand ungünstig, daß die Resultate der der Schleuderkraft der Masse entsprechenden radiell nach außen gerichteten Schleudergeschwindigkeit und ihrer Umfangsgeschwindigkeit relativ zu der Sortierfläche einen spitzen Winkel mit der Tangente der Sortierfläche bildet. Dieser Winkel wird um so kleiner, je größer der Durchmesser des Sortierzylinders bzw. seine .Umfangsgeschwindigkeit ist, d. h. eine Faser, die während ihrer Bewegung über die Sortierfläche eines von den Löchern derselben passiert, wird nicht radiell nach außen durch das Loch geschleudert, sondern um so mehr tangentiell, je größer der Durchmesser des Sortierzylinders ist, immer jedoch mit derselben Schleuderkraft gerechnet; daraus folgt ferner, daß der Durchlaufsquerschnitt jedes Loches bedeutend kleiner ist als der wahre Flächeninhalt des Loches. Damit ein großer Sortierzylinder also dasselbe Sortierungsvermögen wie ein kleiner bekommen soll, müssen entweder seine Löcher größer sein (was jedoch unzweckmäßig ist, da er somit zu große Massenteilchen würde durchgehen lassen) oder seine Schleuderkraft bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit müßte bedeutend größer gemacht werden, als entsprechend der obenstehenden Gleichung (4), was jedoch einen Kraftverbrauch verur-Sachen würde, der sogar höher wäre als derjenige nach Gleichung (5).

Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt es sich, daß die üblichen Schleudersortierer in mehreren Beziehungen eine unrationelle Arbeitsweise aufweisen, trotzdem sie als die für ihren Zweck am geeignetsten erscheinenden Maschinen anerkannt gewesen sind.

Der Gegenstand der Erfindung ist nun ein Schleudersortierer, welcher jedoch nach einem anderen Prinzip als die oben erwähnten Sortierer aufgebaut ist. Das neue Prinzip besteht darin, daß die für die Schleuderkraft erforderliche große Umdrehungsgeschwindigkeit der Stoffmasse mittels des Sortierzylinders selbst dadurch erreicht wird, daß der umlaufende Sortierzylinder selbst das Schleuderorgan bildet, indem er mit großer Geschwindigkeit umläuft. An Stelle der früheren, durch schnell umlaufende Schaufeln o. dgl. hervorgerufenen Umdrehung der Masse, so daß diese sich mit einer sehr großen Umfangsgeschwindigkeit relativ zu der stillstehenden Sortierplatte bewegen mußte, soll die Masse jetzt durch Reibung eines schnell umlaufenden Sortierzylinders derart bewegt werden, daß dieser Zylinder und die Masse mit derselben Umfangsgeschwindigkeit laufen, und also keine Bewegung der Masse auf der Sortierfläche in tangentieller Richtung stattfindet. Die große Kraft, die zu diesem Zweck bisher nutzlos verwendet wurde, fällt somit ganz

und gar weg, wobei der Kraftverbrauch der Maschine pro Flächeneinheit bedeutend kleiner und außerdem davon unabhängig wird, ob der Durchmesser bzw. die Länge des Sortier-Zylinders größer oder kleiner gemacht wird. Man kann somit ohne Schwierigkeiten dem Sortierzylinder eben die Abmessungen geben, die den praktischen Rücksichten entsprechen. Mit einem derartigen Schleudersortierer

ίο wird, sich die Stoffmasse wie eine ziemlich gleichmäßig verteilte Schicht um den ganzen Zylinderumfang legen, so daß die ganze Sortierfläche ausgenutzt wird; ferner bewegen sich die Fasern ,in genau radialer Richtung durch die Löcher der Sortierfläche, so daß der Auslaufsquerschnitt der Löcher ganz ausgenutzt wird. Aus diesem Grunde kann man mit kleineren Löchern wie sonst auskommen, und man bekommt somit eine bessere Sortierung, ohne dabei Gefahr zu laufen, die Löcher mit Splittern oder Faserteilchen zu verstopfen.

Es sind zwar Schleudersortierer bekannt, bei,

welchen der Sortierzylinder eine umdrehende Bewegung hat. Diese Bewegung ist jedoch langsam gewesen und hat nur den Zweck gehabt, die Masse in achsialer Richtung durch den etwas konischen Sortierzylinder zu befördern, während der Sortierzylinder selbst mit seiner langsamen Umdrehung keine Schleuderwirkung auf die Stoffmasse ausüben konnte. Eine derartige Wirkung hat man im Gegenteil zu vermeiden versucht, da der Sortierzylinder sonst keine Wirkung in achsialer Richtung auf die Stoffmasse ausüben würde.

Die Stoffmasse bekommt selbstverständlich auch nach der Erfindung gleichzeitig mit ihrer schnellen Umdrehung eine langsame Bewegung in achsialer Richtung dem Sortierzylinder entlang, so daß die Fasern^ die zu groß sind, um durch die Sortierfläche kommen zu können, nach und nach in bekannter Weise aus dem Sortierzylinder getrieben werden, um "später feingemahlen zu werden.

Diese achsiale Bewegung der Stoffmasse wird zweckmäßig mittels einer in dem Sortierzylinder umlaufenden an sich bekannten Förderschnecke hervorgerufen; diese Schnecke dreht sich jedoch hier mit großer Geschwindigkeit die nur wenig von derjenigen des Sortierzylinders abweicht, so daß die relative Umdrehungsbewegung zwischen den beiden die Stoffmasse in achsialer Richtung befördert. "..

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung, die einen Senkrechten Längsschnitt durch den Sortierer zeigt, dargestellt. Der Sortierzylinder 1, der deutlichkeitshalber in der Zeichnung mit viel zu großen Löchern versehen ist, ist auf der Unterseite eines Rohres 2, welches große Löcher 3 trägt, befestigt. Zylinder 1 und Rohr 2 sind durch Endflächen 4 und 5 gestützt, von welchen die Fläche 5 nach links offen ist und'den Eintrittskanal 6 für die Stoffmasse bildet. Die Stoffmasse wird durch einen Trichter 7, eine in seiner Verlängerung angeordnete ringförmige Kammer 8 und ein von hier ausgehendes ringförmiges Mundstück 9 eingeleitet. In dem Eintrittskanal 6 ist eine, zentrale konische Nabenpartie angeordnet, die durch Rippen oder Speichen 11 mit der Endfläche 5 verbunden und wie ein hohler Zapfen durch die Teile 9 und 8 verlängert ist; außerhalb dieser Teile ruht der Zapfen in einem Lager, welches durch die Kreuze 12 angedeutet ist. Ein ahnliches Lager 13 trägt die nach außen verlängerte Nabe 14 der Endfläehe 4, welche mit einer Riemenscheibe 15 fest verbunden ist.

In dem Sortierzylinder 1 ist die Förderschnecke 16 angeordnet, und zwar' zweckmäßig in der Weise, daß ihr Umfang ziemlich dicht gegen die Innenwandung des Sortierzylinders ι anliegt. Die zylindrische Mittelpartie 17 der Schnecke 16 ist mit Zapfen 18 •und 19 Versehen, die mit Spielraum durch .die Nabe 10 bzw. den Zapfen 14 und die Riemenscheibe 15 gehen. Die Zapfen 18 und 19 sind zweckmäßig durch Kugellager 20 bzw. 21 unterstützt, welche in einer Erweiterung 22 der äußeren Kopfpartie der Nabe 10 bzw. in einem go Ring 23 der Riemenscheibe 15 derart angeordnet sind, daß das Gewicht und der Zapfendruck der Schraube von den Lagern 12, 13 gleichfalls aufgenommen werden.

Auf dem Ende des Zapfens 18 ist eine Riemenscheibe 24 aufgekeilt. Der Zapfen 19 kann hohl sein und ein Rohr 25 aufnehmen, welches in die Mittelpartie 17 der Förderschnecke 16 zum _; Zweck der Einleitung von Druckwasser eingesteckt ist. . Das Wasser kann durch die in dem Zylinder 17 befindlichen Löcher gegen den Sortierzylinder 1 gespritzt werden, wenn die Masse verdünnt werden soll.

Das rechte Ende des Sortierzylinders 1 endet kurz vor der Endfläehe 4 und bildet hier eine Kammer 26, in welche die gröberen Fasern ausgeschleudert werden, um durch die Löcher 27 des Rohres 2 in das den Sortierer umgebende Gehäuse 28 hinüberzutreten. Das Gehäuse 28 ist in bekannter Weise in zwei Abteilungen unterteilt, von denen die eine,¹ dem Eintrittskanal benachbarte Abteilung 29 die aussortierte feine Fasermasse aufnimmt, während die andere, 30, die grobe Masse aufnimmt und wegleitet.

Es sei angenommen, daß der Sortierzylinder ι mit einer Tourenzahl von beispielsweise 1200 und die Schnecke 16 mit einer Tourenzahl von beispielsweise 1260 pro Minute umlaufen. Die relative Umdrehungszahl ist somit 60 pro Minute. ' ,

Wenn die Stoffmasse durch den Trichter 7, die Kammer 8 und das Mundstück 9 in den konischen Kanal 6 eintritt, wird sie in eine umdrehende Bewegung versetzt und durch die Schleuderwirkung den konischen Wandungen j entlang in den Sortierzylinder 1 befördert. Hierbei nimmt die Masse die Drehgeschwindigkeit des Sortierzylinders 1 nach und nach an, indem die Rippen 11 derart schräggestellt bzw. gedreht sind, daß die Masse vorbeigeht, ohne daß die Rippen 11 dabei die Umdrehung der Stoffmasse beschleunigen. Der Eintritt der Stoffmasse in den Sortierzylinder 1 erfolgt dann ohne Stöße und mit derselben Geschwindigkeit wie die des Sortierzylinders selbst, der der Stoff masse nur die weitere Drehbewegung mitteilt. Durch die Schleuderkraft wird sich somit die Stoffmasse wie eine gleichmäßige Schicht über den ganzen inneren Umfang des Sortierzylinders 1 ausbreiten und sozusagen ruhig über die Sortierfläche fließen, wobei die hinreichend feinen Fasern und das Wasser durch die feinen Löcher des Sortierzylinders ι ausgeschleudert werden, während' die gröberen Teilchen sich der Sortierfläche entlang als eine immer dünnere Schicht nach ■ rechts bewegen, indem sie von der Förderschnecke 16 in dieser Richtung langsam getrieben werden. Wenn Wasser erforderlich ist, wird dies durch das Rohr 25 zugeführt.

Nachdem die grobe Masse in dieser Weise die ganze Länge des Sortierzylinders 1 passiert hat, tritt sie über die rechte Kante des Sortierzylinders 1 in die Kammer 26 und wird sofort durch die Öffnungen 27 in das Gehäuse 28 geschleudert und in der Abteilung 30 aufgesammelt.

Die Förderschnecke 16 kann, wenn ihr Gewinde entsprechend gerichtet ist, auch mit kleinerer Geschwindigkeit als der Sortierzylinder i, beispielsweise mit 1140 Umdrehungen pro Minute, umlaufen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Schleudersortierer mit umlaufendem Sortierzylinder 'für Holzstoff, Zellstoff und ähnliche Fasermassen, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Sortierzylinder (1) selbst das Schleuderorgan bildet, indem er mit großer Geschwindigkeit umläuft und hierdurch die Stoffmasse mitnimmt. . '
2. Schleudersortierer nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des umlaufenden Sortierzylinders (ι) eine umlaufende Förderschnecke (16) angeordnet ist, deren Drehgeschwindigkeit verhältnismäßig wenig von derjenigen des Sortierzylinders (1) abweicht
3. Schleudersortierer nach Patentanspruch i, gekennzeichnet durch einen die Förderschnecke (16) aclisial durchsetzenden,-hohlen, mit Löchern versehenen , Zylinder (17) mit einem in diesen Zylinder.(17) sich hineinerstreckenden Druckwasserrohr (25).
4. Schleudersortierer nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende des Sortierzylinders (1) ein konischer Eintrittskanal (6) an-• gebracht ist, durch den die Stoffmasse in den Sortierzylinder (1) gelangt.
5. Schleudersortierer nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierzylinder (1) von einem mit großen Löchern (3) versehenen Rohr (2) umgeben ist, und der Sortierzylinder (1) am Austrittsende kurz vor dem entsprechenden Ende des Rohres (2) derart endet, daß hier eine Kammer (26) zur Aufnahme der über die ganze Sortierfläche bewegten groben Fasermasse entsteht.
6. Schleudersortierer nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Endzapfen (10, 14) des Sortierzylinders (1) die Zapfen (18, 19) der Förderschnecke (16) zweckmäßig mit Spielraum umschließen und mit äußeren Erweiterungen (22, 23) versehen sind, die zum Tragen der Zapfen der Förderschnecke (16) bestimmten Lager (vorzugsweise Kugellager 20,21) bilden, während die Zapfen des Sortierzylinders (1) von äußeren Lagern (12, 13) getragen werden.'
7. Schleudersortierer nach Patentanspruch i, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Eintrittsmundstück (9), welches die Stoffmasse von einem Trichter (7) aufnimmt und lose in den konischen Eintrittskanal (6) des Sortierzylinders (1) einführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.