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Vorrichtung zum Reinigen von Zellstoff mit einem schräg stehenden
Sieb Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, die aus einem schräg stehenden
Sieb und darüber angeordneten Spritzdüsen bestehen, wie sie beispielsweise nach
der deutschen Patentschrift 314379 zum Sichten von Hol7,stoff, Zellstoff o. dgl.
und nach den amerikanischen Patentschriften 1447 344 und i 474 893
und der französischen Patentschrift 642 194 zum Auswaschen von Verunreinigungen,
Kochlaugenresten oder Druckfarbe aus einem Brei von Halbstoff, Zellstoff, bedrucktem
Altpäpier o. dgl. verwendet werden, und betrifft Verbesserungen dieser Vorrichtungen,
durch die es ermöglicht wird, Zellstoff nicht nur von seinen lose beigemengten,
sondern auch von den den Fasern fest anhaftenden Verunreinigungen zu befreien.
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Dies wird, wie eingehende Versuche bestätigt haben, gemäß der Erfindung
erreicht, indem man die Wasserstrahlen zu Flächen ausbreitet, die über die ganze
Breite des Siebes reichen und quer zur Bewegungsrichtung des Zellstoffes stehen;
indem man ferner die Wasserstrahlen so richtet, daß sie mit den Teilen des Siebes,
die sich von den Stellen des Auftreffens der Strahlen abwärts erstrecken, Winkel
bilden, die kleiner sind als 9o°, und indem man endlich die Geschwindigkeit der
Wasserstrahlen so bemißtr daß sie bei deren Auftreffen auf den Zellstoffbrei etwa
2o m/s oder mehr beträgt. , Die Verunreinigungen des Zellstoffes, deren Abscheidung
die neue Vorrichtung ermöglicht, sind sehr verschiedener Art und bestehen namentlich
aus Markstrahlen, die viel Lignin enthalten, ferner aus Faserresten mehr oder weniger
zersetzten Zellstoffes und endlich aus Bruchstücken mannigfacher und den Fasern
fremder Art, wie Kieselerde,, Kalkresinate, Gips, Eisenhydroxyd usw.
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Es leuchtet ein, daß Zellstoff, der von diesen Verunreinigungen befreit
ist, für verschiedene Verwendungszwecke wesentlich besser geeignet ist, als ungereinigter.
Dies hat sich in der Praxis ganz klar gezeigt und ist auch durch chemische Analysen
nachgeprüft worden, deren Ziffern eine höhere Reinheit der Masse ergeben (Zunahme
des Gehaltes der Alpha-Cellulose, Verminderung des Aschengehaltes und des Anteils
der Stoffe, die in Soda, Alkohol und Äther löslich sind).
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Die nachstehende Tabelle enthält beispielsweise die mittleren Zahlen,
die bei der Reinigung von ungebleichtem Sulfitzellstoff aus Fichtenholz unter Verwendung
der neuen Vorrichtung erhalten worden sind.
| _ Zellstoff |
| ' vor und nach |
| der Reinigung |
| Aschengehalt . . . . . . . . . . . 0,59 0,4 |
| Eisen in der Asche ..... 1,5 1,0 |
| Eisen in dem Zellstoff . . o,oog 0,004 |
| Alpha-Zellulose . . . . . . . . . ' 87,6 88_6 |
| Beta-Zellulose . . . .. .. :: . 4,22 3,0 |
| Gamma-Zellulose ....... 8,2 8,4 |
| In 7o/oiger NaOH löslich 22,75 2o,5 |
| In 2o/oiger NaOH löslich 19,75 =8,3o |
| In Alkohol löslich ...... 1,0 0,45 |
| In Äther löslich . . . . : . . . o,88 o,31 |
ioo Gewichtsteile ungereinigten Zellstoffes ergeben 93 Gewichtsteile
gereinigten Zellstoffes.
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Wird derartig gereinigter Zellstoff auf Viskose weiterverarbeitet,
sp zeichnet sie sich durch bemerkenswerte Helligkeit und Durchsichtigkeit aus, so
daß man Kunstseidenfäden herstellen kann, die besonders glänzend, weich und widerstandsfähig
sind. Ferner läßt sich so gereinigter Zellstoff erheblich leichter nitrieren, acetylieren
usw. als ungereinigter.
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Die Reinigung des Zellstoffes mittels der neuen Vorrichtung ermöglicht
ferner eine beträchtliche Herabsetzung der verschiedenen Chemikalien, die zur Durchführung
der weiterhin erforderlichen Reaktionen nötig sind, wie z. B. der Alkalilauge, des
Schwefelkohlenstoffes, der Nitrier- und Acetylierungsgemische usw.
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Man scheint bisher noch nicht daran gedacht zu haben, die lebendige
Kraft, die eine flächenartig ausgebreitete Wassermasse bei einem beträchtlichen
Druck aufweist, dazu zu benutzen, die Fasern zum Zwecke der Reinigung einer im wahren
Sinne des Wortes mechanischen Bearbeitung zu unterwerfen.
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Die Anziehungskraft zwischen den Fasern und den zu entfernenden Teilchen
kann beträchtlich sein, sobald die Abmessungen der letzten ganz klein werden. In
Abb. i ist in wesentlich vergrößertem Maßstube eine Faser A und ein an ihr haftendes
Teilchen P dargestellt. Bezeichnet man mit C die Anziehungskraft zwischen der Faser
und dem Teilchen, so muß man auf dieses zum Abtrennen von der Faser eine Kraft F
ausüben, deren Richtung und Größe derart sind, daß die Resultante R der Kräfte C
und F eine Richtung annimmt, die außerhalb der Tangentialebene T liegt.
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Die Kraft F wird mittels eines Wasserstrahles L erhalten. Sie ist
eine direkte Funktion der Geschwindigkeit V des Wassersund der Oberfläche S des
Teilchens.
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Da der Wasserstrahl und infolgedessen die von ihm ausgeübte Kraft
eine Richtung haben, die mit dei- Tangentialebene an die Oberfläche der Faser nahezu
zusammenfällt, so muß der Wert von F ganz wesentlich höher sein als der von C, damit
die Resultante R von der Faser fortgerichtet wird.
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Um die Kraft F konstant zu machen, muß andererseits die Geschwindigkeit
des Wassers um so größer bemessen werden, je kleiner die Oberfläche des Teilchens
ist.
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Es hat sich nun ergeben, daß die Größe V etwa 20 mis sein muß, um
eine vollständige Abtrennung der Teilchen zu erzielen, und daß die gesamte Oberfläche
der Fasern der Wirkung des Wasserstromes unterworfen werden muß. Infolgedessen muß
die Reinigungsvorrichtung mit Wasser unter einem hinreichend hohen Druck gespeist
werden und eine Regelvorrichtung erhalten, die dem Wasser die als erforderlich erkannte
Geschwindigkeit zu geben gestattet. Sie muß ferner mit Gelenkrohren ausgerüstet
sein, damit dem flächig ausgebreiteten Wasserstrahl in bezug auf die Faser die jeweils
gewünschte Richtung erteilt werden kann.
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Im nachstehenden soll an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung beschrieben werden, die diesen Bedingungen entspricht, ohne daß
die Erfindung jedoch auf diese Ausführung beschränkt sein soll. Abb. 2 ist ein Längsschnitt
durch die neue Vorrichtung. Die Abb. 3 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines
Mundstückes zur Bildung eines flächig ausgebreiteten Wasserstrahles. Die Abb. 3
und 4. sind eine Seiten- und eine Vorderansicht. Die Abb. 5 und 6 sind Schnitte
nach den Linien 5-5 in Abb. 3 und 6-6 in Abb. q..
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Die neue Vorrichtung enthält einen oben offenen, länglichen Kasten
3, der durch ein Metallsieb i in zwei Abteilungen zerlegt ist. Die untere Abteilung
ist mit einem Ausflußrohr ¢ versehen, durch das das Wasser nach dem Durchströmen
des Siebes i abfließt. Die obere Abteilung enthält eine Öffnung 5 in -Höhe des Metallsiebes
i, durch die der=Zellstoff nach dem Herabrinnen über das Metallsieb i austritt.
Oberhalb des Kastens ist ein Verteilungsrohr 6 angeordnet, dem durch einen Schlauch
7 frisches Wasser zuströmt. An dem Rohr 6 sitzen eine gewisse Anzahl von Rohrstutzen
8 mit einstellbaren, besonderen Mundstücken, die später im einzelnen beschrieben
werden sollen.
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Der Kasten 3 und das Rohr 6 sind an Ständern 9 mittels Schraubenspindeln
i o, ii angebracht, um die Neigung des Metallsiebes und des Rohres gegen die Waagerechte
sowie ihren gegenseitigen Abstand verändern zu können.
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Die Vorrichtung wird einerseits durch einen Behälter 12, der zur Aufnahme
des Zellstoffes nach dem Hinabrinnen über das Metallsieb i dient, und anderseits
durch einen Behälter 13 vervollständigt, der die Vor richteng mit dem zu reinigenden
Zellstoff speist. Der Behälter 13 ist zwecks Erzielung eines gleichmäßig starken
Abflusses mit einem Überlaufrohr 14 ausgestattet. Die Ausflußöffnung_des Behälters
13 ist mit einem Schieber 15 versehen, der mittels einer Schraubenspindel 16 verstellt
werden kann.
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Je nach der Art des zu reinigenden Zellstoffes ist für das Sieb i
das eine oder ein anderes Metall zu verwenden. Die Größe und
Verteilung
der Maschen ist in Abhängigkeit von den Verunreinigungen zu wählen, die man abscheiden
will.
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Das Rohr 6 wird mittels eines Schlauches 7 an eine Pumpe oder eine
andere Vorrichtung angeschlossen, die eine Speisung der Vorrichtung mit Wasser unter
dem erforderlichen Druck ermöglicht, der im allgemeinen 2 bis 4 kgIcm2 beträgt.
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Die Mundstücke der Rohrstutzen 8 sind so auszuführen, daß sie Wasserstrahlen
erzeugen, die quer zur Bewegungsrichtung des Zellstoffbreies flächig ausgebreitet
sind, und daß sie alle erforderlichen Einstellungen der flächigen Wasserstrahlen
in bezug auf das Metallsieb gestatten. Die Wasserstrahlen sind so zu richten, daß
sie mit den Teilen des Siebes, die sich von den Stellen des Ruftreffens der Strahlen
-abwärts erstrecken, Winkel bilden, die kleiner sind als 9o°.
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Bei der Ausführung nach Abb. 3 bis 6 hat jedes Mundstück ein Abschlußrohr
2o mit Innengewinde zum Aufschrauben auf einen der Rohrstutzen B. Das untere Ende
des Anschlußrohres ist seitlich abgebogen und enthält einen Ringflansch 28, der
in eine entsprechende Ringnut eines Winkelrohres 2i eingreift, so daß man letzteres
in bezug auf das Anschlußrohr 2o in der Zeichnungsebene der Abb, 3 verschwenken
kann. Die Abdichtung des Winkelrohres 21 gegen das Anschlußrohr 2o wird durch den
Druck herbeigeführt, der zum Feststellen des ersteren dient, nachdem man es in der
gewünschten Weise eingestellt hat. Der Druck wird durch eine Schraube 24 ausgeübt,
die in einen Bügel 23 eingesetzt ist. Letzterer faßt über zwei Bolzen 22, die in
zwei Augen 29 des Ansatzrohres 2i eingesetzt sind.
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Das Winkelrohr 21 hat ein zylindrisches Mundstück 30, und auf sein
Ende ist eine zweiteilige Klemmlasche 25 aufgesetzt, die durch zwei Schrauben 26
mit Flügelmuttern angespannt wird. Auf die eine dieser Schrauben ist eine Ablenkungsschaufel
27 drehbar aufgesetzt, die im Querschnitt (Abb. 5) eine besondere Ausgestaltung
aufweist, so daß sie einen flächigen Wasserstrahl von konstanter Dicke und einer
Ausdehnung erzeugt, die hinreicht, um die gesamte Breite des Metallsiebes r zu bestreichen.
Die Schaufel 27 ist um die Schraube 26 drehbar, und man kann ihr daher jede beliebige
Schrägstellung zu der Längsachse des Mundstückes 30 geben. Ferner kann die
Lasche 25 mit der Schaufel 27 zusammen in axialer Richtung. auf dem Mundstück
30 verschoben und auf diesem gedreht . werden. Infolge dieser drei Möglichkeiten
der Einstellung kann man also mittels der Schaufe127 dem flächig ausgebreiteten
Wasserstrahl jede beliebige Neigung und Stellung gegenüber der Fläche des Metallsiebes
geben.
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Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung ist folgende. Der Behälter
13 gibt den zu reinigenden breiigen Zellstoff in gleichbleibendem Strom ab.
Dieser breitet sich auf dem Metallsieb i aus und rinnt auf ihm in dünner Schicht
hinab. Dabei wird er nacheinander von allen flächig ausgebreiteten Wasserstrahlen
getroffen, die aus den Mundstucken 3o austreten. Da diese Wasserstrahlen quer zur
Bewegungsrichtung des Zellstoffbreies stehen und ihr entgegengesetzt gerichtet sind
und da ihre Breite ferner der des. Kastens 3 entspricht, so erzeugt jeder Wasserstrahl
in dem Zellstoffbrei eine Stauung, wodurch alle Flächen aller Fasern der Wirkung
der Wasserstrahlen ausgesetzt werden. Hierdurch wird einerseits die Fließgeschwindigkeit
des Zellstoffbreies verlangsamt, anderseits der Zellstoffbrei beim Auftreffen jedes
Wasserstrahles stark durcheinandergewirbelt. Diese beiden Wirkungen der Wasserstrahlen
haben eine sehr gründliche Reinigung des Zellstoffbreies zu Folge.
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Die feinen Teilchen, die abgeschieden werden sollen, trennen sich
dabei ab, gehen durch das Metallsieb hindurch und werden mit dem Waschwasser zusammen
durch die Ablauföffnung q. abgeführt, um gegebenenfalls wiedergewonnen zu werden,
wenn sie noch verwendbar sind. Nachdem der Zellstoff durch alle flächigen Wasserstrahlen
bearbeitet worden ist, tritt er durch die Öffnung 5 in den Behälter i2 aus, dem
er für die weitere Bearbeitung entnommen wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und auf den
Zeichnungen dargestellte Ausführung beschränkt. So könnte der Raum oberhalb des
Metallsiebes i auch durch Längswände in mehrere Kanäle zerlegt werden, auf die je
eine Reihe von flächig ausgebreiteten Wasserstrahlen einwirken. Der Breite dieser
Kanäle müßte dann wieder die der Wasserstrahlen entsprechen.