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Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von zerteilten festen
Stoffen, insbesondere Faserstoffen, mit Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von zerteilten festere Stoffen,
insbesondere Faserstoffen, mit Flüssigkeiten.
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Zur Behandlung beliebiger Stoffe unter Druck ist bereits eine Schleuder
bekannt, die aus einem länglichen, in Richtung der Schleuderachse verlaufenden:
Zylinder besteht, in; welchem durch einen zylindrischen Einsatz ein längs des Umfangs
verlaufender Schleuderraum abgeteilt wird, den das zu behandelnde Gut im wesentlichen.
in der Achsrichtung durchströmt. Eine derartige Schleuder soll das zu behandelnde
weitgehend homogene Gut während der längeren Zeitdauer, in der es langsam durch
den Schleuderraum strömt, unter Druck halten und eignet sich daher für chemische
Vorgänge, die unter Druck vor sich gehen müssen oder die mindestens durch Druck
beschleunigt werden.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung nicht die Beeinflussung einer
vorwiegend chemischen Reaktion zwischen homogenen oder doch im spezifischen Gewicht
nicht
wesentlich unterschiedlichen Stoffen, sondern eine vornehmlich
mechanische bzw. hydraulische Behandlung eines zerteilten festen Schleudergutes
mit Flüssigkeiten, insbesondere den mechanischen Aufschluß grober Faserstoffe. Hierzu
würde die einfache einmalige Unterdrucksetzung des Gutes nicht genügen. Daher ist,
die bekannte Schleuder für Zwecke des Faserstoffaufschlusses nicht geeignet, und
in ihr würde außerdem bei auch nur geringem Unterschied in den spezifischen Gewichten
der einzelnenGemischkomponenten eine Sedimentierung eintreten.
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Um die wirkungsvolle Behandlung für Faserstoffe oder ähnliches Gut
ohne Sedimentierung zu gewährleisten, ist gemäß der Erfindung eine um eine zentrale
Achse drehbare Schleuder vorgesehen, deren Schleuderraum aus mehreren nacheinander
von dem Gemisch durchlaufenen, allseitig von. umlaufenden Wandungen begrenzten,
zentral gespeisten Kanälen gebildet wird, die von der Nähe der Drehachse zum Umfangsbereich
führen, und die mit diesen Schleuderkanälen umlaufende und nahe an die Drehachse
zurückführende Anschlußkanäle oder unmittelbar in nicht rotierende Räume mündende
Austrittsdüsen am Ende der Schleuderkanäle zur Abführung des Schleudergutes aus
dem Umfangsbereich aufweist, wobei die Länge der Abführkanäle bzw. die Größe der
Austrittsdüsenöffnungen so bemessen ist, daß sich am Umfangsbereich der Schleuderkanäle
ein angenähert der Zentrifugalkraft der radialen Flüssigkeitshöhe entsprechender
Druck einstellt.
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Bei der Behandlung in dieser Schleuder wird das Schleudergut mehrfach
nacheinander unter hohen Druck gesetzt und anschließend wieder auf gewöhnlichen
Druck gebracht. Dieser mehrfache Wechsel bringt je nach dem Ausgangsstoff und der
Größe des erzeugten Druckes entweder einen Aufschluß des eingebrachten Stoffes,
z. B. von Stroh- oder Holzschnitzeln, oder eine Imprägnierung des Stoffes mit der
Flüssigkeit mit sich. Im erstgenannten Fall wird durch den Druck die Flüssigkeit
in die Zellen des Faserstoffes hineingepreßt und zerstört diese bei der nachfolgenden.
Entspannung; im zweiten Fall wird die Flüssigkeit gleichfalls weitgehend in die
Zellen hineingedrückt und lockert diese durch den Wechsel von Druck und Entspannung
auf, so daß sie zur Aufnahme der Flüssigkeit, von Farbstoffen oder sonstigen Imprägnierungsmitteln
bereit werden, die von der Flüssigkeit mitgeführt werden oder aus der sie bestellt.
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Bei senkrechter Anordnung der Schleuderachse stellt ein natürliches
Gefälle für die Durchführung des Schleudergutes durch die aufeinanderfolgenden Kanäle
und Anschlußkanäle zur Verfügung. Liegt dieses natürliche Gefälle nicht vor, so
ist die Vorrichtung so auszuführen, daß jeder Anschlußkanal in eine zum nächsten
Schleuderkanal führende Auffangleitung in einem Abstand voll der Drehachse mündet
bzw. in einem Abstand von der Drehachse in den nächsten Schleuderkanal umbiegt,
der größer ist als der Abstand des Flüssigkeitseinlaufes in den vorausgehenden Schleuderkanal
von der Drehachse. Werden zur Entspannung des Schleudergutes statt Anschlußkanäle
in nicht rotierende Räume mündende Austrittsdüsen: verwendet, so muß deren OOuerschnitt
im Verhältnis zum Schleuderkanal eng und im übrigen selbstverständlich nach Maßgabe
der Konsistenz des Schleudergutes bemessen werden, damit der volle Zentrifugaldruck
im Schleudergut aufrechterhalten wird, aber dennoch keine Verstopfung der Austrittsdüsen
eintritt.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
und im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eilte Ausführungsforen mit Anschlußkanälen
zwischen den einzelnen Schleudergefäßen, Fig. 2 eine Ausführungsform mit Austrittsdüsen
an den. Schleudergefäßen und zugehörigen Auffangwannen zwischen diesen, Fig. 3 in
größerem 'Maßstab einen Schnitt durch eitle Einzelheit in abgeänderter Ausführungsform.
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Gemäß Fig. i besteht die Schleuder aus Gefäßen A, B,
C, D, E, bei höheren Drücken zweckmäßig aus gezogenen Rolirenliergestellt,
die mit Zulauföffnungen a, b, c, d, e versehen sind. Sie sind untereinander
durch Anschlußkanäle verbunden, die mit Ablauföffnungen ä , b', c', d', e'
in nicht drehende Auffangwannen K, L, il-I, 1' münden, die den Übergalt-,
zum nächsten Schleudergefäß herstellen.
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Die Schleudergefäße sitzen zusammen mit ihren Anschlußkanälen fest
auf einer Hohlwelle F, die auf der Achse G-H drehbar gelagert ist.
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Für die Behandlung des Schleudergutes wird die Welle F mit den Gefäßen
A, B, C,
D, E in schnelle Drehung versetzt. Werden nun die Gefäße von
I aus über a. langsam mit dem Schleudergut, z. B. Wasser mit gehäckseltem
Stroh, Holzspänen, Holzmehl od. dgl., '-,füllt, so wird es unter hohem Druck in
den Umfangsbereich der Schleudergefäße gelangen. Durch weitere Füllung füllt sich
der Anschlußkanal, und das Schleudergut gelangt in eitle Zone geringeren Druckes
nahe der Welle F, von wo es über die Auffangwanne K in das nächste Schleudergefäß
Beintritt usw. Schließlich verläßt das Schleudergut die Schleuder bei O. Es hat
dann eine Reihe von schnell aufeinanderfolgenden Druckbehand-
Lungen,
und, dazwischenliegenden Entspannungen durchgemacht, die die mitgeführten mechanischen
Teile aufschließen, z. B. den Faserverband lösen bzw. Imprägnierungen fördern. Zum
Beispiel kann bei iooo U/min und einer Abmessung der Schleudergefäße von 9o cm von
der Drehachse in der Druckzone im Umfangsbereich ein Druck von 42,5 kg/cm2 erreicht
werden. Durchläuft das Schleudergut, wie gezeichnet, fünf derartige Schleudergefäße,
so durchläuft es. in. kurzer Zeit etwa fünfmal die Druckzone. Da die Druckfestigkeit
z. B. von Kiefernholz nur bei 6o kg/cm2 liegt und überdies die Druckwerte durch
Änderung der Drehzahl oder der Abmessungen leicht gesteigert werden können, können
Holzschnitzel in einer derartigen Schleuder aufgeschlossen und bei einer Behandlung
mit Flüssigkeit von dieser vollkommen durchdrungen. werden, wobei die sonst mehrere
Stunden lang dauernde Holzschnitzelbehandlung erspart wird, Einweichzeiten ferner
vollkommen in Fortfall kommen. Den so vorbereiteten Rohstoff läßt man längere Zeit
ruhen und reifen, wobei noch ein Waschprozeß eingeschaltet werden kann, oder man
führt ihn gleich dem nächsten Arbeitsgang zu.
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In gleicher Weise begünstigt der Wechsel von Druck und Entspannung
Imprägnierungsvorgänge oder Färbevorgänge.
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Den nächsten Behandlungsprazeß kann z. B. die Schleuder gemäß Fig.
2 übernehmen. Hier sind die Schleudergefäße, wie ersichtlich, mit Austrittsdüsen
versehen, die in ruhende Auffangwannen münden. Die in ihrem Gefüge bereits stark
gelockerten Holzschnitzel gelangen also zunächst in den hohen Druckbereich am Unifang
der Schleudergefäße, von wo sie durch die Düsen. plötzlich in die freie Atmosphäre
ausgestoßen werden. Durch die knallartige Entspannung mit der dabei 'auftretenden
plötzlichen Geschwindigkeitserhöhung, der sich das Schleudergut ruckartig anpassen
muß, wird eine sehr weitgehende Zerkleinerung der Schnitzel herbeigeführt. Die Aufspaltung
erfolgt dabei hauptsächlich quer zur Wachstumsrichtung.
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Auch dieser Vorgang. wiederholt sich mehrmals beim Durchlaufen der
verschiedenen Schleudergefäße, wobei die Behandlungsdrücke durch entsprechende Verengung
der Austrittsdüsen im. Umfangsbereich ständig ansteigen, so daß als Endprodukt ein
Stoffbrei anfällt, der aus lauter einzelnen. Fasern besteht.
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Wo dies ohne Schaden für das Endprodukt geschehen kann, läßt sich
die Behandlung noch durch Erwärmung des Schleudergutes fördern; infolge der plötzlichen
Entspannung ergibt sich zusätzlich ein Verdampfungsvorgang beim Austritt des. Schleudergutes
aus der Druckzone, was den Zerreißvorgang in einzelne Fasern. unterstützt.
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Fig. 3 zeigt, wie bei einer besonderen Ausführungsform die gedachte
Mittellinie des Schleudergutstromes nach dem Durchlaufen .einer Druckzone wieder
an die Drehachse angenähert und dann abermals nach dem Umfang geführt «erden kann.;
wobei sich eine Zone niederen Druckes in der Nähe der Drehachse bildet, die durch
die hohe Druckzone vollkommen gegen die Zulauföffnungen der Schleuder abgeschlossen
ist. Wird nun gemäß Fig.3 die Zone niederen Druckes im Querschnitt erweitert, so
entsteht ein vollkommen abgeschlossener Behälter, der es gestattet, das Fördergut
beliebig zu beeinflussen, wie etwa durch Wärme oder Kältezufuhr, durch Elektrolyse
od. dgl.
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Wie erwähnt, ist es auch möglich, dem Schleudergut in dieser Zone
Chemikalien, Gase usw. zuzuführen. Demgemäß eignet sich die erfindungsgemäße Schleuder
vor allem für den Aufschluß von Faserstoffen, z. B. Holzschnitzeln, mittels einer
Aufweichflüssigkeit, die zugeführt wird und in den. Druckzonen und. bei der nachfolgenden
Entspannung mechanisch, gegebenenfalls auch chemisch aufschließend wirkt. Außerdem
kann das Schleudergut nach der Druckbehandlung einem Reifungsprozeß außerhalb der
Schleuder überlassen werden.