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Verfahren zum Imprägnieren saftfrischer Stämme Zusatz zum Patent 687
@a3 Das Hauptpatent 687 223 betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren saftfrischer
Stämme durch Saftverdrängung gleichzeitig in zwei entgegengesetzten Richtungen mit
dem Kennzeichen, daß die Imprägnierflüssigkeit gleichzeitig von beiden Hirnholzflächen
her in den Stamm gepreßt wird und aus etwa in der Mitte der Stammlänge im Splintholz
angebrachten Öffnungen austritt.
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Gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung besitzen die in der Mitte der
Stammlänge angebrachten Öffnungen die Form radialer, zum Faserverlauf paralleler
Einschnitte und treten in den äußeren Splintholzschichten in größerer Zahl auf oder
haben dost eine größere Länge als in den inneren Splintholzschichten.
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Nach hydraulischem Gesetz tritt unter einem bestimmten Betriebsdruck
die schnellste Durchströmungsgeschwindigkeit und damit die kürzeste Tränkdauer eines
nach dem Hauptpatent zu tränkenden Stammes dann ein, wenn die Summe der Zuführungsöffnungen
gleich der Summe der Austrittsöffnungen und gleich der Summe der im durchströmten
Stamm vorhandenen axialen Saftleitungsbahnen ist. In diesem Fall ist die Durchlaufgeschwindigkeit
in allen Teilen des Stammes gleich groß. Es entstehen j e Längeneinheit für die
Durchflußmenge immer die gleichen Reibungsverluste, so daß sich bei gleichbleibender
Splintfläche ein geradliniger Druckabfall von den Eintrittsöffnungen zu der Austrittsöffnung
hin ergibt. Der Innendruck im Stamm ist dann an der Eintrittsöffnung gleich dem
aufgewandten Betriebsdruck und an der Austrittsöffnung gleich Null.
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Jede örtliche Verkleinerung eines Durch flußquerschnitts aber bedingt;
sofern dieselbe Flüssigkeitsmenge in der Zeiteinheit gefördert werden soll wie vorher,
innerhalb der Strecke
mit verengtem Querschnitt eine Steigerung
der Durchlaufgeschwindigkeit; dies -wieder vergrößert die Reibung, die im Quadrat
der Durchlaufgeschwindigkeit wächst. Die Überwindung dieser vergrößerten Reibung
hat dann zusätzlich örtliche Druckhöhenverluste zur Folge. Letztere können nur durch
Aufwendung eines entsprechend höheren Betriebsdruckes unschädlich gemacht werden:
Dieses hydraulische Gesetz gilt naturgemäß nicht nur für den gesamten durchströmten
Splintholzquerschnitt, sondern bei Nadelhölzern, infolge deren unvollkommener radialer
Saftleitungsfähgkeit, auch angenähert getrennt für jede der Splintholzzonen, also
auch für die äußere, mittlere und innere. Das ist um so mehr der Fall, je geringer
bei der jeweiligen Baumart die radiale Säftleitungsfähigkeit ist. Durchaus im Sinne
dieser Sachlage benutzt schon das Hauptpatent zur Einführung der Tränkflüssigkeit
in den Stamm gleichzeitig beide Hirnholzflächen, also die größtmöglichen zur axialen
Einverleibung überhaupt zur Verfügung stehenden Eintrittsflächen.
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Gemäß der Zusatzerfindung haben die etwa in der Längsmitte des Stammes
liegenden Austrittsöffnungen solche Form und Größe, daß an der Austrittsstelle weder
ein Druckhöhenverlüst noch praktisch eine -Beeinträchtigung der Biegungsfestigkeit
des Langholzes eintritt.
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Die Möglichkeit hierzu bietet der anatomische Aufbau der Nadelhölzer,
deren Hauptmasse, unter Außerachtlassung der nur in untergeordneter Menge vorhandenen
Markstrahlen, einem in Richtung der Stammachse verlaufenden konzentrischen Röhrenbündel
gleicht, .wobei diese einzelnen Röhren aus Tracheidenzellen bestehen. Letztere haben
etwa rechteckigen Querschnitt, und zwar liegen die Zellenwandungen in radialer Richtung.
Die radialen Zellwandungen sind mit ventilartig wirkenden, also durchlässigen Hoftüpfeln
besetzt, die sich jeweils in den Nachbarzellen einander gegenüberliegen. Die in
den tangentialen Ebenen liegenden Zellwände dagegen sind wasserundurchlässig.
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Abb. i zeigt schematisch den Querschnitt eines Nadelbaumes. ca sind
die Querschnitte der einzelnen Zellen, b die Hoftüpfel, die in der Abbildung, entsprechend
ihrer Wirkungsweise, als Öffnungen dargestellt sind; die strichpunktierte Linie
d stellt die Radalebene dar, die strichpunktierte Linie e die Richtung des Verlaufs
der Jahresringe, also die tangentiale Ebene.
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Nach dem Verfahren vorliegender Zusatzerfindung werden die Austrittsöffnungen
für die Imprägnierflüssigkeit aus dem Splintholz des Stammes nun besonders wirksam
dadurch hergestellt, daß die recht gut leitfähigen tangentialen Saftleitungsbahnen
in genügend großer Zahl angeschnitten werden: Das kann in solcher Zahl geschehen,
daß die Flächensumme der angeschnittenen tangentialen Saftleitungsbahnen ebenso
groß wird wie die Flächensumme der von beiden Enden des Stammes ,ankommenden axialen
Saftleitungsbahnen. Um auch die Austrittsstelle zuverlässig zu imprägnieren, wird
man allerdings praktisch etwas unter dieser Größe bleiben: denn damit bleibt auch
der Innendruck an der Austrittsstelle etwas über Null, so daß der ganze Stammquerschnitt
sicher satt durchtränkt wird.
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Zur Schaffung solcher Austrittsöffnungen werden auf kurzer Strecke
der Stammlänge und auf den Stammumfang verteilt beispielsweise sechs radiale, in
der Faserrichtung verlaufende Schlitze indem Splintholz auf dessen ganzer Stärke
oder auch nur auf einem Teil der Splintstärke angebracht. Als Schlitzlänge genügt
erfahrungsgemäß etwa 1/2, der Stammlänge. In Abb. i stellt c diese radialen Einschnitte
in der Faserrichtung dar, während g die Splintstärke bedeutet.
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Solche Schlitze in der Faserrichtung könnte man z. B. durch perlenschnurartige
Aneinanderreihung von dünnen Bohrungen, dicht an dicht, in der Faserrichtung herstellen;
besser aber stellt man sie z. B. mit einer dünnen Kreissäge oder am besten durch
Aufspalten der Holzfaser mittels keilförmiger Stemmeisen her. In letzterem Fall
wird gar keifte Holzmasse zerstört; nach dem Herausziehen der Keile schließt sich
die saftfrische Holzfaser für das Auge praktisch wieder völlig. Dennoch aber genügen
derartige dünne Schlitze für die unter Innendruck stehende Tränkflüssigkeit als
guter Abflußweg. Die Pfeile f der Abb. i zeigen, wie die im Stamm axial ankommende
Imprägnierflüssigkeit innerhalb der geschlitzten Stammlänge über die tangentialen
Saftleitungsbahnen radial aus den künstlich angelegten Schlitzen c austritt.
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Abb. z zeigt einen in Tränkung begriffenen Stamm in der Ansicht. 1a
sind die beiden gegen das Holz abgedichteten Stutzen zum Einpressen der Tränklösung
in die Hirnholzflachen, i die am Mastumfang verteilten Schlitze zum Austritt der
Flüssigkeit. Da nun diese kurzen Austrittsschlitze i nur in der Faserrichtung des
Stammes verlaufen und weil erfahrungsgemäß Holzmaste bei der Trocknung immer zahlreiche
und tiefgehende, ebenfalls in der Faserrichtung verlaufende Schwindrisse erhalten,
so beeinträchtigen die nach der Zusatzerfindung künstlich schon am saftfrischen
Starnut angelegten Schlitze in der für ihre Wirksamkeit ausreichenden Art, Länge
und Zahl praktisch die Festigkeit des gebrauchsfertigen, trockenen Mastes gar nicht.
Die
künstlich angelegten Schlitze i legen vielmehr nur schon am saftfrischen Stamm die
örtliche Lage der später zwangsläufig doch auftretenden Schwindrisse fest; sie nehmen
also nur einen später doch unvermeidbaren Zustand vorweg.
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Man kann nun die hydraulische Leistungsfähigkeit dieser Austrittsschlitze
durch eine bestimmte Wahl ihrer Form im Längsschnitt des Stammes noch verbessern,
und zwar sowohl hinsichtlich der Imprägnierwirkung als auch der Abkürzung der Tränkdauer.
Messungen haben gezeigt, daß das Druckgefälle in den unmittelbar versorgten, inneren
Splintholzzonen stets steiler und der Druck stets größer als in den-äußeren Splintholzzonen
ist, denen infolge des üblicherweise auf dem äußeren Rand der Hirnholzflächen zwischen
diesen und dem Einpreßstutzen angeordnetn Dichtungsringe nicht unmittelbar Flüssigkeit
zugeführt wird. Wie schon erwähnt, hält man bei dem vorliegenden Verfahren aus praktischen
Gründen den Druck an der Austrittsstelle zweckmäßig etwas größer als Null. Solange
dies geschieht, kann man nun das Druckgefälle im äußeren Splint und damit die in
ihm herrschende Durchlaufgeschwindigkeit dadurch steigern, daß man die Austrittsöffnungen
im: äußeren Splintteil größer als im inneren Splintteil macht. Von der an den Hirnholzflächen
den innersten Splintteilen am reichlichsten zugeführten Imprägnierlösung wandert
dann nämlich ein größerer Teil als sonst in die äußeren Splintschichten, die vom
Dichtungsring verdeckt sind.
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Zu diesem Zweck gibt man nach der Erfindung den radialen, in der Faserrichtung
verlaufenden Splintholzeinschnitten die Form eines Trapezes mit der langen Seite
am Stammumfang und der kurzen Seite am Kernumfang oder eines Kreissegmentes, man
kann aber auch die Anzahl der Einschnitte allein im äußeren Teil des Splintholzes
steigern.
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Abb. 3 zeigt ein Beispiel für eine trapezförmige Schlitzform. Hierin
bedeutet h den Stammdurchmesser, L die Splintholzstärke, m den Kerndurchmesser,
n die Jahresringe, o die ,äußere Schlitzlänge, p die innere Schlitzlänge, g die
Form der Austrittsöffnungen im Längsschnitt des Mastes.
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Durch eine solche Steigerung des Längsgefälles in den äußeren Splintholzzonen,
die auch eine bessere Erhaltung des Radialgefälles im einzelnen Querschnitt mit
sich bringt, sättigen sich naturgemäß die äußeren Zonen schneller mit Imprägnierstofflösung
ab. Hierdurch wird eine schnellere Vergleichmäßigung der Imprägnierstoffdichte im
einzelnen Querschnitt erzielt und damit auch gleichzeitig die Tränkdauer abgekürzt.
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Durch die besondere Gestaltung sowie die erhebliche Größe der gemäß
der vorliegenden Erfindung anzulegenden, für die Festigkeit des Mastes aber unschädlichen
Austrittsöffnungen wird der zur Verfügung stehende Betriebsdruck in günstiger Weise
ausgenutzt, da sie gar keine oder nur aus besonderen Gründen beabsichtigte, aber
geringfügige Druckhöhenverluste bedingen.