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Verfahren zur Verarbeitung von Faserstoff oder Stoffbrei zur Bereitung
von Papier, Pappe o. dgl. Die Erfindung .bezieht sich auf eine Verbesserung des
aus der deutschen Patentschrift 237474 bekannten Verfahrens zur Bearibeitung von
Fasern und anderen ähnlichen Stoffen für die Herstellung vori Papier, Pappe o.,dgl.,
bei welchem die Zerkleinerung des Rohstoffes in einer luftdicht verschlossenen Kammer
unter Überdruck oder Unterdruck oder beiden wechselweise vor sich geht.
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Das neue Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß in den Bearbeitungsbehälter
ein ununterbrochener Druckluftstrom eingeleitet wird, der den Umlauf des Stoffes
in hohem Maße befördert und unter gleichzeitig aufschließender Wirkung eine vollkommene
und ausgiebige Durchmischung des Gutes ermöglicht. Die .dabei benutzte Einrichtung
ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt. Es veranschaulichen:
Abb. i eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und Abb.2 die Teilansicht des Endes
einer Walze.
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Die in der Pfeilrichtung innlaufende Walze A hat die übliche Bauart
.und ist rings auf der Mantelfläche mit Messern versehen. Sie liegt in einem Gehäuse
B, an das sich auf der einen Seite der zylindrische Behälter C und auf der anderen
das Steigrohr D anschließen. Bei E ist ein -einstellbares Messergrundwerk angebracht,
das der Walze A genähert oder von, ihr entfernt werden kann, um jede gewünschte
Zerreißwirkung auf den Stoff auszuüben. Erforderlichenfalls können auch zwei oder
mehr solcher Vorrichtungen vorhanden sein, die natürlich nach außen hin luftdicht
abgeschlossen sein müssen. Von dem Grundiverk an liegt die Walze der Richtung des
Pfeiles folgend nach dem Behälter C zu vor einer abreiten öffnung frei, an deren
hinterem Rande ein. schmaler Schaber c einstellbar angebracht ist, der bei entsprechender
Verstellung den Zwischenraum zwischen den Messern der Wälze A und dem in der oberen
Hälfte gleichachsig um diese herumlaufenden Gehäuse abschließen kann. Der Behälter
C kann einen viereckigen, achteckigen, runden oder anderen Querschnittbesitzen,
wobei sein
unteres Ende vorzugsweise kegelfF)rmig ausgebildet und
nötigenfalls mit einem Dampf. mantel versehen ist.
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Um den Behälter C sind Rohre F herumgelegt, die in geringen Albständen
mit Düsen F' in den Behälter C münden. Durch diese Rohre F werden Druckluft, gesättigter
oder überhitzter Dampf, Wasser und gewünschtenfalls auch Leim, Färbemittel und chemische
Stoffe zugeführt, die durch die Düsen F1 in den Behälter C eintreten. Die Öffnung
H dient zum Einbringen von Holzstoff, Strohstoff, Espartogras oder sonstigen zellulosehaltigen
Stoffen. Am unteren Ende des Steigrohres D ist eine gewöhnliche Umlaufpumpe vorgesehen,
die nicht unbedingt erforderlich ist. Durch die Einlaßöffnungen J und Q können in
aufsteigender Richtung Wasser, Dampf oder Luft zugeführt werden. Durch eine Abzweigung
K des Steigrohres D kann die ganze Vorrichtung vollständig oder nach Belieben zum
Teil entleert werden. Bei L sind Absperrschieber eingebaut. Das Gehäuse B hat einen
überlaufr arid (Kropf M) in einem gewissen Abstande von den Walzenmessern, denen
sich die Gehäusewand bis zum Grundwerk E hin allmählich wieder nähert. In der oberen
Abschlußkappe des Steigrohres befindet sich bei N der Anschluß zur Luftpumpe. Bei
P ist zweckmäßig ein Schauglas eingebaut.
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Die Walze A und das Gehäuse B sind vorzugsweise ungefähr so breit,
als der Durchmesser des Behälters C beträgt. Um den oben nach dem Steigrohr D zu
von der Walze .1 abspritzenden Stoff am Zusammentreffen mit dem umströmenden Stoff
zu verhindern, ist eine Ablenkplatte R derart oberhalb des Kropfes 14T angebracht,
daß sie die Kraft des hinter der Walze.-1 aufspritzenden Wassers und Stoffes bricht.
Die Luft kann dabei über der Platte R abströmen, während der Stoff an ihr herunterfließt
und wieder in (las Walzengehäuse B tritt.
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Die Walze A ist, wie aus Abb. 2 ersichtlich, an beiden Enden mit je
einer Scheibe a versehen, die in entsprechende Aussparungen h des Gehäuses B eingreifen.
Es können auch nach Belieben j e zwei solcher Nuten b nebeneinander angeordnet sein,
in denen dann zwei vorspringende Ränder auf jeder Scheibe sich drehen. Da die Walze
A mit großer Geschwindigkeit umläuft, so wird in die Aussparungen b Wasser geschleudert,
das infolge der Fliehkraft sich dort hält und einen Wasserverschluß bildet.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: In den Behälter C
wird durch das Mannloch H Wasser, Ätznatron und Zellstoff eingebracht, dann werden
Dampf, Druckluft und die sonst erforderlichen Chemikalien durch die Rohre F zugeführt,
und der Behälter wird mittels des Dampfmantels am unteren Ende geheizt. Darauf wird
die Verbindung mit der Luftpumpe bei N hergestellt und die Walze A in Bewe-ung gesetzt.
Es tritt dann ein kräftiger Umlauf des Stoffes ein, der in dem Behälter C abwärts
und in dem Steigrohr D wieder aufwärts strömt, unterstützt durch die Wirkung der
Umlaufpumpe 1 sowie die durch J und weiter oben bei Q eingeleiteten Wasser-, Dampf-
oder Luftströme. Beim Aufsteigen im Rohr D dehnt sich infolge der in seinem oberen
Teile erzeugten Luftleere die mitgenommene Luft aus, drückt den Stoff über den Wasserspiegel
hoch, der etwa unterhalb der Walze A steht, und beschleunigt. den Umlauf ebenfalls
in hohem ;Maße. Gleichzeitig -übt sie eine aufschließende Wirkung auf den Stoff
aus, dessen einzelne Teilehen sie an dieser Stelle fest mit einer Art Sprengwirkung
auseinandertreibt. Demgegenüber hatten die früher bereits wohl verwendeten Luftpumpen
lediglich die Wirkung, die Luft zwischen den Messern und aus den kleinen Hohlräumen
des Stoffbreies zu entfernen. Der aus dem Wasser ansteigende Stoff fällt über den
Kropf M und. wird beim Herabsinken in dem allmählich enger werdenden Zwischenraum
zwischen der Walze A und der Wand des Gehäuses B immer fester zusammengepreßt und
zwischen: die Messer von WalzeA und Grun.dwerkE getrieben. Wegen der hohen Umlaufgeschwindigkeit
der Walze A entsteht eine außerordentlich starke Reibung zwischen dem Papierstoff
und den Messern, die den Stoff zwischen die letzteren hindurchdrückt und am hinteren
Rande des Grundwerkes E gewaltsam herausschleudert. Damit gelangt der Stoffbrei
wieder in den Behälter C, durch den er seinen Umlauf fortsetzt und in dem er infolge
der mittels der ringsum angeordneten Druckdüsen F' zugeführten Luft- oder Dampfstrahlen
eine kräftige Durchmischung erfährt. Da der Leim, die Farbstoffe. Alaun, chinesische
Porzellanerde und die sonstigen Chemikalien auf demselben Wege wie die Luft usw.
eingeführt werden, so unterstützen sie die Durchmischung des Stoffes und werden
gleichzeitig selbst mit ihm gemischt.
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Bei der Einrichtung nach Patent 23747.I ließ es sich nicht vermeiden,
daß, während der Hauptstrom in der Mitte des Behälters nach unten floß, häufig an
den Seitenwänden haftengebliebener Stoff herunterrutschte und mitgenommen wurde.
Damit war der äußerst tipangenehme Nachteil verbunden, daß gerade, wenn der durch
die Mitte des Behälters fließende Stoff die gewünschte Feinheit und milchartige
Beschaffenheit erlangt hat, einzelne Mengen noch rohen Stoffes von den Seiten dazwischengeraten,
den schon fertigen
Stoff verderben und für die Papierherstellung
unbrauchbar machen. Denn wenn. man jetzt den Mahlvorgang weiter fortsetzt, um auch
diese Mengen fein zu bekommen, so wird der schon längere Zeit bearbeitete Stoff
zerstört, da die mikroskopischen. Fasern so zermahlen und mit Wasser versetzt werden,
daß anstatt Zellstoff nur -Hydrozellulose entsteht, dem die notwendige Eigensdhaft,
sich gut zu verfilzen, abgeht. Bei dem neuen Verfahren ist dieser Übelstand beseitigt,
da die von allen Seiten durch die Düsen F1 nach der Mitte des Behälters C zu gerichteten
Luft- oder anderen Strahlen die Wände frei halten und eine ausgiebige Durchmischung
des .Stoffes gewährleisten, die allein ein schließlich vollkommen gleichmäßig gemahlenes
Gut zu erzielen gestattet.
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Als weitere wichtige Punkte sind noch folgende zu beachten: Zunächst
läßt man die Walze A in: der gleichen Richtung umlaufen, wie der Holzstoff fließt,
also auch in derselben Richtung, in der die Luft durch die Luftpumpe im Steigrohr
aus dem Behälter C abgesaugt wird. Die Folge davon ist eine ganz beträchtliche Verminderung
der Reibung gegenüber den üblichen Walzen. Denn die Hauptreibung, die in dem Zwischenraum
zwischen der Walze A und dem unteren Teile des Gehäuses B und dem Grundwerk E auftritt
und an diesen Stellen nützliche .Arbeit durch Zerreißen und Zermahlen des Stoffes
leistet, wird dürdh den gleichlaufenden Luftstrom verkleinert. Im praktischen Betriebe
müssen dabei die Luftleere, die zugeführte Luftmenge und die Umlaufzahl der Walze
A zweckmäßig. so bemessen werden, daß die letztere sich, annähernd mit der gleichen
Geschwindigkeit wie der idurchströmende Stoff dreht. Auf diese Weise wird auch der
Reibungsverlust, der von den gegen die obere Haube des Behälters B und gegen die
Messer durch, die Fliehkraft geschleuderten Mengen von Luft, Wasserteilchen und
Stoff herrührt, auf einen Kleinstwert gebracht. Es tritt somit eine wirksame Unterstützung
für -den Antrieb der an sich schweren Walze A ein, wenn deren Umfangsgeschwindigkeit
ein wenig geringer ist als die des Luftstromes. Auf diesem Wege wird ganz erheblich
an Kraft gespart, die bei den gewöhnlichen Walzenanordnungen verlorengeht, da ,bisher
das Wasser und die Stoffteilchen gerade .die Hauptursachen der auftretenden nutzlosen
Reibung waren, indem sie stets mit der Luft entgegengesetzt zur Drehrichtung der
Walze getrieben -Wurden, während dies bei rler neuen Einrichtung im gleichen Sinne
mit der umlaufenden Walze geseh.ieht.
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Je nach dem Abstande zwischen der Oberfläche des Stoffes und der Lufteintrittsstelle
muß natürlich eine höhere oder geringere Luftleere erzeugt werden, bevor @d@ie Druckluft
überhaupt eintreten kann. Solange nämlich der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäulen
in dem Behälter C und dem Steigrohr D gleich dem, äußeren Atmosphärendruck ist,
wird keine Luft einströmen:, sowie der Luftdruck aber größer als der hydrostatische
Druck in der Leitung wird, strömt .die Luft schnell ein. Mit ,dem Eintreten und
durch das Aufsteigen in der Stoffmasse rührt und misdht die Luft den Behälterinhalt
kräftig durcheinander.
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Anstatt die Luft durch die Düsen F1 an den Rohren F eintreten zu lassen,
kann dies auch oben an dem Behälter bei S geschehen: oder man läßt den Mannlochdeckel
bei H ganz offen und die Luft dort .durchströmen. Im letzten Falle kann man natürlich
in dem Behälter C keine Luftleere erzeugen" sondern höchstens einen geringen Unterdruck
in dem Steigrohr D. Trotzdem wird .aber der Umlauf des Stoffes dadurch verbessert
und die Reibung .an der Stelle zwischen Walze A und dem Gehäuse B verringert, so
!daß sich der Erfindungsgedanke mit großem Vorteil schon bei den gewöhnlichen Papierwalzen
anwenden läßt.