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Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung flüssigkeitshaltigen pflanzlichen
Fasergutes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufarbeitung
flüssigkeitshaltigen pflanzlichen Fasergutes.
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Zur Aufarbeitung pflanzlichen Fasergutes ist es schon bekannt, Fasergut
in einer Preßvorr-ichtung zu behandeln, die aus einem ungelockten Ring und einer
innerhalb desselben angeordneten, mit ihm nachgiebig in Berührung stehenden ungelockten
Walze besteht, die beide in gleicher Richtung umlaufen und zwischen denen das Fasergut.
von unten her hindurchgeführt wird. Dabei läuft das Fasergut mehrmals und ohne Rücksicht
auf die Faserrichtung durch die Preßzone hindurch, wodurch eine Masse aus verhältnismäßig
kurzen abgeflachten Fasern erhalten wird.
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Erfindungsgemäß wird nun zur Aufarbeitung flüssigkeitshaltigen pflanzlichen
Fasergutes unter Verwendung einer Vorrichtung, bestehend aus einem ungelockten Ring
und einer innerhalb desselben angeordneten, mit ihm nachgiebig in Berührung stehenden
ungelockten Walze, die beide in gleicher Richtung umlaufen und zwischen denen das
Fasergut von unten her hindurchgeführt wird, vorgeschlagen, das Fasergut in Faserrichtung
zwischen der. inneren Fläche des Ringes und der Walze hindurchzuführen und dort
während seines einzigen Durchganges einem so hohen Druck zu unterwerfen, daß der
Hauptteil der Flüssigkeit aus dem Fasergut in einem einzigen Durchgang durch die
Preßzone ausgepreßt und das Fasermaterial in Faserbündel zerlegt wird.
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Die Zuführung des Gutes in Faserrichtung im Gegensatz zur Zuführung
"desselben in Querrichtung und die Anwendung des oben gekennzeichneten Druckes ermöglichen
.ein langsam fortschreitendes und daher schonendes Aufspalten in Längsrichtung des
Gutes. Der Hauptteil der Flüssigkeit wird aus dem Fasergut in einem einzigen Durchgang
durch die Preßzone ausgepreßt, wobei die Flüssigkeit als Puffer bei der Druckbehandlung
wirkt, d. h. die Fasern vor Beschädigungen schützt und durch die Druckanwendung
erzeugte Wärme abführt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also eine Beschädigung der
Fasern verhindert und durch eine einzige Pressung eine poröse, langfaserige, filzartige
Masse erhalten, die unmittelbar und mit weniger besonderer chemischer und mechanischer
Behandlung, als bisher notwendig war, zu Papier, Celluloselösungen u. dgl. verarbeitet
werden kann.
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Es ist zwar bekannt, Fasergut in Faserrichtung
durch
eine Preßvorrichtung hindurchzuschicken. Hierbei handelt es sich jedoch um Preßwalzen
und nicht um Preßwerkzeuge, die wie die erfindungsgemäß verwendeten einen hornartigen
Winkel miteinander einschließen, also im Gegensatz zu Preßwalzen ein allmähliches
Steigern des-Preßdruckes und damit eine besonders schonende Aufarbeitung des Fasergutes
gestatten.
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Zweckmäßigerweise wird die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens so ausgebildet, daß die innere Walze nachgiebig gegen die Innenfläche
des Ringes gepreßt ist und daß die Außenfläche des Ringes in Berührung mit einer
Walze steht, die gegenüber der inneren Walze angeordnet ist. Der Ring ist also nachgiebig
zwischen der inneren Walze und der äußeren Walze gelagert, so daß der Ring auszubiegen
vermag, um die Lage des Anstellwinkels, der zwischen dein Ring und der inneren Walze
gebildet wird, zu ändern. Dadurch ist man imstande, bei einem einzigen Durchgang
des Fasergutes durch die @#@'alze sehr hohe Drücke zu erzielen, ohne ein Zerquetschen
der Fasern zu bewirken.
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Weitere Merkmale sind im folgenden beschrieben.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß
verwendeten Vorrichtung schematisch veranschaulicht.
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Fig. i ist ein Seitenaufriß der Maschine, bei welchem der Klarheit
wegen Teile weggebrochen und dasAntriebsgetriebe entfernt ist.
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Fig. ia ist ein senkrechter Schnitt durch eine bevorzugte Einrichtung
zur Erzeugung des für die Betätigung der Presse gemäß Fig. i erforderlichen hydraulischen
Druckes.
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Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Maschine. Fig. 3 ist ein im wesentlichen
waagerechter Einzelteilschnitt nach der unter der inneren Walze verlaufenden unregelmäßigen
Linie 3-3 der Fig. i, und Fig..I ist ein der Fig. 3 ähnlicher Einzelschnitt.
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Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung
sind an dem Gestell i der frei umlaufende, von den reibungsarmen Rollen io getragene
Stahlring 2, die innere Walze .I von weit kleinerem Durchmesser als der Ring 2 und
gegenüber dieser die in den Armen 9 unnachgiebig gela,",2rte Walze 2..1 angeordnet.
Die Walze .I ist in dein am Gestell i bei 7 angelenkten schwingenden Arm 3 gelagert.
Sie wird durch hollaen 14. nachgiebig gegen die Innenfläche des Ringes 2 gepreßt,
die in hydraulischen Zylindern i; geführt sind, denen Wasser oder ein sonstiges
Mittel unter sehr hohem Druck über die 1?inlaßrolire 16 (Fig. ia und 2) zugeleitet
wird. Vorzugsweise sind die reibungsarmen Rallen io durch hydraulische Zylinder
149 abgestützt, die alle über eine mit Ventil 151 ausgestattete Rohranlage i5o mit
dem Einlaßrohr 16 verbunden sind. Die Teile 2, d und 24 werden in der durch die
Pfeile in Fg. i angegebenen Richtung mittels eines finit der Walze d. oder 24. oder
mit beiden durch Getriebe verbundenen Motors gedreht.
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Vor dem Betrieb der Maschine wird genügend Wasser in die Zylinder
149 gedrückt. um den Ring 2 in richtiger Lage zu halten, und dann das Ventil 151
geschlossen. Eine geschlossene Luftkammer für diese die Rollen stützende hydraulische
Anlage ist bei 152 veranschaulicht. Die darin gefangene Luft dient als Puffer, der
die Rollen io nachgiebig gegen den Ring 2 preßt.
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In Fig. ia ist eine wirtschaftliche und bequerne Einrichtung zur Erzeugung
dieser hohen Flüssigkeitsdrücke veranschaulicht. In dein oberen Ende eines Zylinders
12 bewegt sich der Kolben 13, der durch die Stopfbuchse -25 hindurchgeführt ist.
Ein Behälter 26 mit komprimiertem Gas ist mit dem Zylinder 12 mittels eines biegsamen
Rohres 27 über das Ventil 28 verbunden. Der Kolben 13 ist in seinem oberen Teil
mit einer Bohrung 29 versehen-, um einen Kolben i61 aufzunehmen, dessen oberes Ende
in der Platte 162 befestigt ist, die durch Bolzen 16o in fester Verbindung mit dem
Zylinder 12 gehalten wird. Eine Stopfbuchse 65 für den Kolben 161 wird vom Kolben
13 getragen. Der Kolben 161 hat eine mittlere Bohrung 64, die an ihrem unteren Ende
mit der Bohrung 29 des Kolbens 13 und an ihrem oberen Ende mit dem Rohr 66 in Verbindung
steht, das zum Anschluß an das zu den Zylindern 15 führende Rohr 16 und an das zu
einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle führende Rohr 67 verzweigt ist. Im
Rohr 16 ist ein Absperrventil 68 und im Rohr 67 ein Absperrventil 69 vorgesehen.
Ein Abblasventil für den Zylinder 12 ist bei 7o dargestellt. Ein Druckinesser
71 ist an das Rohr 16 angeschlossen, um den Flüssigkeitsdruck in den Zylindern
i 5 anzuzeigen.
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Ein Auslaß ist bei 8 in Fig. i dargestellt, durch «-elchen
die aus dem Fasergut ausgepreßte Flüssigkeit einem nicht dargestellten geeigneten
Behälter zugeleitet werden kann.
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Infolge der verwendeten hohen Drücke muß man öllose Lager 6 für die
Zapfen der die Walzen d. und 2.1 tragenden Wellen 5 verwenden, da bei den verwendeten
Drücken die gewöhnliche Schmierung mittels üles nicht brauchbar ist, weil selbst
das schwerste Öl zwischen den gegenüberstehenden Flächen von Zapfen und Lager herausgepreßt
wird.
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Die innere Walze .I ist mit Flanschen -q. versehen, die sich dicht
neben den Seitenkanten
des Ringes :2 abwälzen und zur Führung desselben
während seines. Umlaufes dienen sowie gleichzeitig das Entweichen von Fasergut aus
der Druckzone verhindern. Diese Flanschen können jedoch auch fortfallen.
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Um die drei drehbaren Teile 2, ,4 und 24 in den durch die Pfeile in
Fig.i angegebenen Richtungen zu drehen, kann irgendein geeigneter Antrieb vorgesehen
sein: Die Stifte 38 (Fig. i und 2) sind in Löcher einsteckbar, welche quer durch
die hydraulischen Kolben 1d. hindurchgehen, um die Rückwärtsbewegung derselben zu
begrenzen, wenn der Druck von der hydraulischen Anlage genommen wird, damit die
Flächen des Ringes und der Walzen zu irgendeinem Zweck etwas getrennt oder bei Nichtbenutzung
entlastet werden können.
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i r sind gekrümmte Leitplatten von halbsichelförmiger Gestalt für
das Fasergut. Sie werden in senkrechter Lage durch Stützen 17 gehalten, die an ihren
hinteren breiten Enden befestigt sind. Stützen 18 tragen Stangen 20. welche mit
den Platten i i nahe ihren schmäleren Enden verschweißt oder sonstwie befestigt
sind. Diese Stangen werden einstellbar in den Stützen 18 durch Muttern 2i gehalten.
Die Stützen 17 und 18 sind an dem Gestell i angeordnet, und eine Stange i9 hält
die hinteren Enden der Platten i i in genauem Abstand voneinander. Dadurch entsteht
eine sich verjüngende Leitrinne, durch die ein Fasergutstrom erzeugt wird, der schmäler
ist als die Druckzone zwischen der inneren Walze d. und dem Ring 2.
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Fig. q. zeigt eine abgeänderte Leitrinne für das Fasergut, die besonders
für die Behandlung von Getreidehalmen, Zuckerrohr und ähnlichen in langen Halmen
wachsenden Pflanzen ausgebildet ist, um sie längs gerichtet und immer im wesentlichen
parallel, wie bei C gezeigt, der Druckzöne zuzuführen. Bei dieser abgewandelten
Ausführungsform werden mehrere Leitplatten 22 in im wesentlichen senkrechter Stellung
zwischen den äußeren Platten i i, und zwar geneigt zu diesen, angeordnet, um mehrere
Kanäle zu bilden, die sich ebenfalls gegen den Walzendurchgang verjüngen und dort
zusammenlaufen.
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Vorzugsweise sollen diese Kanäle in bezug aufeinander, insbesondere
bei Verwendung von halmförmigem Fasergut, so ausgebildet sein, daß sich die Halme
in oder nahe der Druckzone verschmelzen, ohne sich zu überf.appen, wie bei c dargestellt.
Die mittleren Leitplatten 22 können dieselbe Gestalt wie die äußeren Platten i i
haben, und ihre hinteren breiteren Enden können auf der Stange i9 abgestützt sein.
Ihre vorderen Enden können von den Stangen 2o getragen werden, die sich ; in 'diesem
Falle von der einen Stütze 18 zur anderen -erstrecken und kurze aufgezogene Hülsen
23 besitzen können, um all diese Platten n_-richtigem Abstand auseinanderzuhalten.
Die so angeordneten Platten werden vorzugsweise durch Muttern 41 und- abgeschrägte
Unterlegscheiben ,4o zusammengehalten.
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Zwei hinter -der Druckzone angeordnete Schaber sind gestrichelt bei
131 in Fig. i dargestellt, von denen sich die Kante des oberen, wie bekannt,
an die Fläche des Ringes 2 und die des unteren, wie ebenfalls bekannt, an die Walze
q.. anlegt. Diese Schaber, die scharnierartig angelenkt sein können, schließen einen
Raum zwischen der inneren Druckwalze 4 und der Innenwand des Ringes 2 ein. Das so
von der Walze und dem Ring abgeschabte -zerlegte Fasergut ist so trocken, daß es
durch einen Luftstrom leicht in eine (nicht dargestellte) Sammelkammer geblasen
werden kann. Der Luftstrom wird aus dem die Stirnplatte 135 durchsetzenden Rohr
136 quer durch diesen Raum hindurchgeblasen. Diese Platte kann bei 1:f3 umgebogen
sein, so daß sie dicht über den Flanschen q.4. der Walze 4 und gegen die Kante
-des Ringes 2 sowie die Enden der Schaber i3 i zu liegen kommt.
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Zur Verhinderung von Abnutzung und Kraftvergeudung ist es wesentlich,
daß -alle in Berührung stehenden Walzen- und Ringflächen mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit
umlaufen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man der äußeren Walze 24 einen
! größeren Durchmesser gibt als der inneren .Walze .4 (wie in der Zeichnung dargestellt)
und dann jeder Walze die gleiche Anzahl Umdrehurigen je Minute erteilt.
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Beim Arbeiten des hydraulischen Druckerzeugers wird das Vegil69 geschlossen,
nachdem die Zylinder 15 samt Bohrung 29 mit Wasser gefüllt sind, Ventil
70 geschlossen und Ventil 28 geöffnet ist. Das Gas der Stahlflasche 26, das
einen Anfangsdruck von etwa 70 kg/cm' besitzt, strömt dann in den Zylinder
12 und drängt den Kolben 13 nach oben. Diese Bewegung unterwirft das Wasser in der
Bohrung 29 sowie in den Zylindern 15 etwa dem 2ofachen des von dem Gas im
Zy-
linder 12 ausgeübten Druckes je Quadratzentimeter; da die Querschnitte
von Kolben i3 und Bohrung29 gerne der Darstellungin der Zeichnung diese Beziehung
der Flächen zueinander haben. Wenn dann die beiden Druckkolben 14 eine Gesamtquerschnittsfläche
vom 25fachen der Bohrung 29 haben, so wird der Gesamtdruck auf die Walze. das 25
X:20 = 5oofache des Gasdruckes je Quadratzentimeter im Zylinder, 12 betragen, und
wenn dieser letztere Druck ,,f kg/em2 beträgt, dann wird das. Fasergut zwischen
der Walze 4 und dem Ring 2 einem
Druck von 7000 kgfcm2 unterworfen
werden. Selbst nur die Hälfte dieses Druckes verwandelt einen Streifen weichen Fichtenholzes
von ungefähr 25 mm Breite und 6 mm Dicke in eine trockene, poröse, langfaserige
und filzartige :Masse von Faserbündeln, die im wesentlichen von ihren ursprünglichen
Harzen und anderen natürlichen Gummibestandteilen befreit ist. Sie kann gesichtet
oder durch eine Hammermühle o. dgl. weiterbehandelt werden. Auch kann diese Masse
unmittelbar zur Papierherstellung benutzt oder auf Kunstseide und andere Gelluloseerzeugnisse
weiterverarbeitet werden.
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Wenn grünes Zuckerrohr längs gerichtet durch die Presse geführt wird,
so erfolgt eine weitgehendere Auspressung des Zuckersaftes als bei den üblichen,
in der Anschaffung und im Betrieb hohe Kosten verursachenden Zuckerrohrmühlen. Die
durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzeugte Bagasse ist fast weiß und wird
auch mit dem Alter nicht dunkel, weil kein oxydierender Saft daran zurückbleibt.
Das gleiche trifft für Fichtenholz zu, das den Fichtenduft völlig verloren hat,
wenn es aus der Preßzone kommt, während der ausgepreßte Saft das natürliche Aroma
frisch geschnittenen Holzes besitzt.
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Der große Vorteil der den Druck vervielfachenden Vorrichtung nach
Fig. ia beruht auf den geringen Herstellungs- und Betriebskosten.
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Die Elastizität des vom Gas im Zylinder 12 erzeugten Druckes zusammen
mit der geringen Trägheit der kleinen Wassermenge im Kanal 64. und Rohr 65 macht
die Pressenwalze 4. rasch ansprechend bei einer Selbsteinstellung auf die sehr geringen
Änderungen ihrer Lage, die erforderlich sind, wenn Änderungen in der Dicke der Schicht
des Kompressionsgutes eintreten oder wenn Holzstreifen in die Druck- oder Preßzone
eintreten oder sie verlassen.