DE7801470U1 - Faserfraktioniergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fanerfraktioniergerät, welches vorzugsweise als Prüfgerät für die Bestimmung dec Gehaltes an Grobteilen, wie Splittern oder dergleichen, in Holzfaserstoffen vorgesehen ist. Dabei handelt es sich urn ein Gerät, welches besteht aus

- einer im wesentlichen zylindrischen, oben offenen Wasserstauwanne lait einer umlaufender Überlaufkante, einer diese Überlaufkante umgebenden Überlaufrinne mit einem Ablauf und einer die Wasserstauwanne mit der Überlaufrinne bzw. dem Ablauf verbindenden, verschließbaren Entleerungsöffnung,

- einera innerhalb der Wasserstauwanne auf einer im v/es entlichen ringförmiger·, mit kommunisierenden Wasserdurchtrittsöffnungen versehenen Auflage oberhalb des Bodens der Wasserstauwanne ruhenden, als Schlitzplatte, Sieb oder dergleichen ausgebildeten, axTstauschbaren Fraktionierboden,

- einem mittels lösbarer Befestigungen abdichtend auf den Rand des Fraktionierbodens aufgesetzten und gegen die ringförmige Auflage angesogenen, -zylindrischen Fraktion!erTbehält er,

7801470 03.08.78

- einer innerhalb der ringförmigen Auflage in eine Öffnung im Boden der Wasserstauwanne eingespannten, flexiblen Membran mit einem stai-ren Mittelstück, welches an seiner Unterseite mit einem periodisch pulsierbaren Hubantrieb verbunden ist, sowie

- einem steuerbaren Wasserzulauf mit innerhalb des Fraktionierbehälters angeordneten Wasseraustrittsdüsen.

Die für die Papier, Karton, Pappe und· verwandte Produkte erzeugende Industrie vornehmlich aus Holz gewonnenen Faserstoffe bestehen im allgemeinen aus einem eine bestimmte Faserlängenverteilung aufweisenden Gemisch aus Fasern unterschiedlicher Länge und enthalten darüber hinaus häufig rioch nicht ausreichend aufgeschlossene gröbere Bestandteile des Ausgangsrohstoffes sowie andere mögliche Verunreinigungen. Für die Überwachung des Fabrikationsprozesses ist es in vielen Fällen erforderlich, den Gehalt eines Faserstoffes an unerwünschten Grobbestandtcilen und Verunreinigungen, aber auch eventuell seine Faserlängenverteilung zu kennen. Zur Ermittlung dieser Merkmale werden sogenannte Faserfraktioniergeräte als Prüfgeräte verwendet. Die hierfür bekannten Prüfgeräte verwenden weitgehend unterschiedlich abgestufte Schlitzplatten und Siebe, mit denen eine in wässriger Suspension verteilte Probe des Faserstoffes in jeweils einen Siebdurchgang und einen Siebrückstand getrennt wird.

Die im wesentlichen mit mechanischen Aufschlußverfahren aus dem Holz gewonnenen Holzschliffe und Holzstoffe enthalten außer den durch das Aufschlußverfahren vereinzelten faserförmigen Zellen des Holzes auch noch zusammenhängende Fasergruppen, sogenannte Splitter, die beispielsweise bei der Papierherstellung und für die Papiereigenschaften äußerst nachteilig sind. Da diese Splitter im Fabrikationsverfahren ausgeschieden und nachaufgeschlossen werden müssen, kommt der Bestimmung des Splittergehaltes von Holzschliffen und Holzstoffen insbesondere

7801470 03.0E78

für die Herstellung von Druckpapieren eine besondere Bedeutung au. Andererseits "bietet die Bestimmung des Splittergehaltes mit laborinäßigen Fraktioniergeräten iri Gegensatz zu einer längenfraktioniei ung der geschmeidigeren Einzelfasern, wofür teilweise die gleichen Geräte verwendet werden, besondere Schwierigkeiten.

Da die längenbezogene Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen mit Iabormitteln weitgehend zufriedenstellend gelöst ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung vornehmlich auf die Entwicklung eines labormäßigen Frajctioniergsrätes, welches insbesondere zufriedenstellende Ergebnisse bei der Ermittlung des Splittergehaltes von Holzstoffsuspensionen liefern soll. Durch Austausch entsprechender Siebe ist es dann moist möglich, das gleiche Gerät auch erfolgreich für die längenbezogene Faserfraktion einzusetzen.

Da es bei der Bestimmung des Splittergehaltes mehr auf die Dicke als auf die Länge der Splitter arkoirmt, v/erden für die SplittergehHltsbestinjnung allgemein keine Siebe, wie für die längennäßige Faserfraktionierung, sondern möglichst genau gearbeitete S-hlitzplatten verwendet, deren Schlitzv/eite den kleinsten Durchmesser der auszusondernden Splitter bestimmt.

Die bekannten labormäßigen Faserfrakticniergcrate lasten sich grundsätzlich in zwei Typen unterteilen,und zwar in solche, bei deren die Schutzplatte^, Siebe oder dergleichen, die im folgenden zusammenfassend als Fraktionierböden bezeichne ο werden sollen, senkrecht angeordnet sind, und in solche, in denen die Fraktionierböden waagerecht angeordnet sind. Die senkrechte Anordrung wird dabei bevorzugt für Stufenfraktionicrgeräte verwendet, bei denen eine einzige Probe in einem Durchlauf durch mehrere, abgestufte Fraktio::.iorbödcn gleichzeitig ir. verschieden«,·, gewünschte Fraktionen aufgeteilt wird.

7801470 03.08.78

Bekannte Stufenfraktioniergeräte mit senkrechten Fraktionierböden sind das sogenannte Clark-Faserfraktioniergerät und das McNett-Faserfraktioniergerät, welches beispielsweise Eingang in die Standardprüfmethoden der skandinavischen Papierindustrie gefunden hat (siehe Scan-Test M6:69, Svensk Papperstidning £2(1969), S.312-314). Die genannten Ge.-räte sind zwar aus dem Gesichtspunkt zu bevorzugen, daß mit ihnen die gleichzeitige Aufteilung einer Probe in mehrere Fraktionen möglich ist. infolge der senkrechten Anordnung der Fraktionierböden sind sie jedoch, wie die Erfahrung belegt hat, für die Bestimmung des Splittergehaltes mittels Schlitzplatten ungeeignet.

Für die Bestimmung des Splittergehaltes mittels Schlitzplatten kommen daher nur Fraktioniergeräte mit einem waagerechten Fraktionierbogen in Frage. Hier sind als bekannte Geräte lediglich das Somerville-Fraktioniergerät und das Brecht-Holl-Gerät zu nennen, welches als Prüfgerät im Rahmen der Prüfung von Holzstoffen gemäß Zellcheming-Merkblatt Vl/l/66 benutzt wird (siehe Das Papier, 2O(1966)H.5, S.256-265)«. Beide Geräte sind bereits in den dreißiger Jahren entwickelt worden. Wenn auch das Somerville-Gerät in England und das Brecht-Holl-Gerät im deutschsprachigen Raum weitgehend zur Bestimmung des Splittergehaltes verwendet werden, so sind doch beide Geräte mit wesentlichen Nachteilen in Bezug auf die Meßgenauigkeit und in anderer Hinsicht verbunden, weswegen sie auch bisher nicht Eingang in nationale Standard-Prüfnormen gefunden haben.

Abgesehen von z.Zt. noch bestehenden Problemen, die auch, in einer reproduzierbaren Herstellbarkeit geeigneter Schlitzplatten liegen, weist das Brecht-Holl-Geräi; allein strömungstechnisch erhebliche Nachteile auf, die dazu führen, daß die auf den Fraktionierboden gegeoenen Proben sich auch bei verhältnismäßig langen Prüfzeiten nicht vollständig auswaschen lassen

7801470 03.08.78

und daher zxisammen mit den zurückzuhaltenden Splittern auch noch Faserstoffe auf der Hchlitzplatte verbleiben. Das Brecht-Holl-G-erät verwendet Wasser düsen, die unmittelbar oberhalb des Fraktionierbodens am Innenumfang des Fraktionierbehälters angeordnet und mit einer im wesentlichen tangentialen Komponente horizontal in die Waschkammer gerichtet sind. Ferner ragt von der zylindrischen Außenwand des Fraktionierbehälters radial ein senkrechtes TJmleit- oder Prallblech in die Waschkammer hinein. Insbesondere die letztere Maßnahme, die offensichtlich für eine umleitung des durch die tangentialen Düsen umlaufenden Waschwassers in das Zentrum der Waschkamraer vorgesehen war, verursacht tote Ecken in der Strömung, die zu Faserzusammenballungen führen, die praktisch stationär auf dem Fraktionierboden bleiben und sich auch durch längeres Auswaschen nio?>t zerteilen lassen. Diese Schwierigkeiten hatten bereits dazu geführt, daß die anzuwendende Prüfvorschrift auf den Eintrag einer Probe von 2 g Faserstoff beschränkt werden mußte (s>he "Das Papier" 13,(1959), S.372). Ein*? Probe von nur 2 g Faserstoff ist für den Erhalt reproduzierbarer Prüfergebnisse in allgemeinen jedoch schon zu gering. Insbesondere ist eine derart geringe Probemenge nicht ausreichend, wenn man beabsichtigt, den im Ablauf des Splitterprüfgerätes anfallenden Schlitzplatten-dux'chgang unmittelbar einem Stufenfraktioniergerat zuzuführen. Die ungünstigen Etrömungsverhältnisse beim Brecht-Holl-Gerät schließen es ferner aus, geringere Schlitzweiten als 0,2 mm zu verwenden, v/an bei den heutigen Qualitätsanforderungcn zur Ermittlung fein.ster Splitter jedoch in weiterem Uufang erforderlich wird. Auch für gewisse Holzstoffe neueren Typ» nit sehr hohem Langfaseranteil, wie etwa therraomechanischer Holzstoff, ist eine Splittergehaltsbestimmit dem Brecht-Holl-Gerät kavur möglich.

V/eiterc Nachteile des Brecht-Holl-Goräten bestehen darin, daß e.s seinem konstruktiver Aufbau nach nicht dafür vorgesehen ist, einem Stufenfraktioniergerat vorgeschaltet zu werden, da sich der Durchgang durch den Fraktionierboden nicht quantitativ in

7801470 03.08.78

- 10 -

ein angeschlossenes Prüfgerät weiterleiten läßt. Hierfür ist ! im wesentlichen maßgeblich, daß die wassergefüllten Räume des Gerätes außerhalb des Fraktionierbehälters nicht strömungsgünscig ausgebildet und mit verschiedenen hinderlichen Einbauten versehen sind. Insbesondere stören die unterhalb des Wasserspiegels befindliche Scharnierhalterung und 'Verschlußeinrichtung für den Fraktionierbehälter so\,le die nicht glatte Ausführung des liittelstückes innerhalb der Membran. Ferrer ist die Wasserstauv/anne unterhalb des Fraktionierbodens nicht vollständig entleerbar.

) Das Somerville-G-erät v/eist im wesentlichen ähnliche Nachteile auf. Auch bei diesem Gerät sind die Wasserdüsen horizontal über dem Fraktionierboden angeordnet. Infolge eines größerflächigen Fraktionierbodens sind die Prüfergebnisse mit den Soiaerville-Gerät häufig etwas zufriedenstellender als mit dem Brecht-Holl-Gerät, da der größere Fraktionierboden den Eintrag einer größeren Probemenge erlaubt, jedoch hat der große Fraktionierboden andere Nachteile zur Folge. So ist unterhalb des Fraktionierbodens eine zusätzliche durchbrochene Stützplatte angeordnet, in der sich leicht Fasern verfangen, so daß deren quantitive Überführung in ein nachgeschaltetes Gerät nicht möglich ist. Außerdem wird das Gerät durch seine Baugröße sehr unhandlich und hat sich daher nicht allgemein einführen können. So vird beispielsweise allein zum Abspulen der zurückgehaltenen Splitter von der herausgenommenen Schlitzplatte ein verhältnismäßig großes Auffanggefäß benötigt.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie ihn das Brecht-Holl-Gerät darstellt, liegt der Erf.irdu.ug die Aufgabe zugrunde, ein Gerät mit den eingangs beschriebenen Merkmalen dahingehend weiterzuentv/ickeln, daß unter- vertretbaren Prüfbedingungen eine verbesserte Auswaschung und damit schärfere Trennung des zurückgehaltener, Splitteranteiles vom Faserdurchgang möglich ist, so daß man auch bei Probeneintragsnengen von mindestens 10 g Faserstoff "reproduzierbare Prüfergebnisse erhält, man die

7801470 03.08.78

11 -

bisher üblichen Schlitzweiten von 0,2 mm erforderlichemij jΊn auf 0,15 nun reduzieren und auch langfnrerige Stoffe verarbeiten kann, die im Brecht-ΗοΊ1-Gerät bisher nicht behandelt werden konnten. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Gerät dabei so zu gestalten, daß für den unmittelbaren Anschluß eines Stufenfraktioniergerätes zur gleichzeitigen Bestir.iinung der iasorlängenverteilung eine quantitative Überführung des Durchganges durch den ?r.'>tionierboaen j η das angeschlossene Gerät möglich ifit.

Diese Aufgabe wird für ein Gorst der eingangs beschrieben^. Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- die Wasseraustrittsdüsen ira wesentlichen von oben oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter gerichtet und mit ihren Mündungen auf und/oder unterhalb der Höhe der Überlaufkante angeordnet sind,

- die Mittel für die lösbare Befestigung des Fraktionierbehälters oberhalb der Überlaufkante am Fraktionierbehälter angebracht sind,

- die Wasserstauwanne und der Fraktionierbehälter, abgesehen von der ringförmigen Auflage für den Frakt.ionierboden, nur glatte Wandungen ohne strömungshindernde und einen Faseransatz begünstigende Einbauten, Vorsprünge und Kanten aufweisen, und

- zwei verschließbare Entleerungsöffnungen vorgesehen sind, deren eine an der tiefsten Stelle des durch die ringförmige Auflage abgegrenzten, äußeren Ringraumes der Wasserstauwanr-e und die andere an der tiefsten Stelle ira Bereich "•3r flexiblen Membran innerhalb der ringförmigen Auflage vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu einer jahrelangen Prüfpraxis, deren Methoden der Angriffspunkt wiederholte?? Kritik geworden sind, die jedoch bislang nicht zu durchgreifenden Verbesserungen geführt

- 12 -

hat, konnte in längeren Untersuchungen überraschenderweise
ermittelt werden, daß sich der Auswascheffekt ei- or Paserstoffprobe in einen Prüfgerät des eingang." beschriebenen Typs ganz erheblich verbessern läßt, wenn man. die mittels Wasseraustrittsdüsen erzeugten Wasserstrahlen trotz Verwendung einer Schlitzplatte als Fraktionjerboden im wesentlichen von oben
oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter leitet. Auch bei dieser Richtungsgebung der Wasserstrahlen hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die Mündungen der Wasseraustritt.3-düsen irnerhalb des Wasserstaus im Fraktionierbehälter anzuordnen. Da der Wasserstau im Gerät im wesentlichen durch die Höhe der Überlaufkante der Wasserstauwanne bestimmt wird,
sollten die Wasseraustrittsdüsen nicht höher angeordnet sein als die Überlaufkante der Wassarstauwanne. Da jedoch infolge des Strömungswiderstandes des Fraktionierbodens das in den
Franktionierbehälter eingeleitete Waschwasser häufig einen
etwas höheren Stau bildet, als es der Höhe der Überlaufkante 'entspricht, sind geringe Abweichungen von der verlangten
höchsten Anordnung der Wasserausrrittsdüsen unschädlich, solange die Düsenmündungen bei Betrieb des Gerätes in den entstehenden Wasserstau eintauchen.

Es hat siel: als .zweckmäßig erwiesen, mehrere Wasseraustrittsdüsen bündelartig in einem gemeinsamen Düsenkopf im Zentrum
des Fraktiomerbehälters anzuordnen. Dieser Bündeldüsenkopf
weist bei einer bevorzugten Alisführungsform eine senkrecht
nach unten gerichtete Wasseraustrittsdüse und einen diese
umgebenden Kranz von weiteren 6, im gleichen Abstand voneinander angeordneten Wasseraustrittsdüsen, auf die unter einem bestimmten Winkel zur Senkrechten schräg nach außen gerichtet sind. Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, Wasseraustrittsdüsen zu verwenden, die einen aufgefächerten und/oder
gedrehten Wasserstrahl aussenden, Anzahl und Durchsatz der
einzelnen Wasseraustrittsdüsen sind im einzelnen jedoch darauf abzustellen, daß si-e bei einem üblicherweise verwendeten Wassernetzdruck die entsprechend den für das Gerät entwickelten

7801470 03.08.78

Prüfvorpchiifton pro Zeiteinheit erforderliche Waosermenge ausströmen lassen und dabei eine für eine ausreichende Ur.cwälzu-.g des im FrjJctionierbehälter enthaltenen Wasservolumens erforderliche Sti'ahlintensität aufweinen. Dabei laßt sich die Wirkung der Wasserstrahlen optimieren, wenn im Verhältnis zur Höhe des Wasserstaue über dem Fraktionierboden und zum Durchmesser des Fraktionierbehälters eine bestimmte Winkelstellung der nach außen gerichteten Wasseraustrittodüsen eingehalten v/ird. Spezielle Bedingungen hierfür sind in den ünteransprüchen beansprucht und in der sich anschließenden ZeichnungsbcGchreiuung im einzelnen näher erläutert.

Durch die Anbringung der lösbaren Befestigungsmittel am Fraktionierbe-hälter oberhalb der Ebene der Überlaufkante v/ird erreicht, daß der Fraktionierbehälter innerhalb des Wasserstaus lediglich nit einer glatten Kante, erforderlichenfalls unter Zwischenfügung eines ebenfalls glätten Dichtringec, auf dem Rand des Fraktionierbodens aufliegt und ziisammen mit diesem gleichmäßig abdichtend gegen die ringförmige Auflage innerhalb der Wasserstauv/anne angedrückt werden kann. Hierdurch v/erden unterhalb des Wasserspiegels eämtliche im allgemeinen in ihrer Form unregelmäßigen Einbauten vermieden, wie sie die Anbringung von beispielsweise Scharnieren und Verschlußinitteln am unteren Rand des Fraktionierbehälters erfordern würde. Durch fehlende zusätzliche Einbauten und die im wesentlichen rotationssymmetrische Ausbildung aller -Schalterteile werden optimale Strömungsbedingungen erreicht. Auf diese Weise kann sich auch eine über den gesamten Umfang des Gerätes gleichmäßig verteilte, im wesentlichen radial gerichtete Pulsationsströmung durch die Membrarfbewegung im Boden der Wasserstauwanne ausbilden. Diese Strömung verläuft in radialer Richtung von der Waschkammer innerhalb des ixaktioniertehäiters, durch den Fraktionierbcden, über die Ringfläche der Membran hinweg durch

7801470 03.08.78

H-

die komnumiaierenden Öffnungen in der ringförmigen Auflage hindurch in den äußeren Ringraum der Wasserstauwanr.e und teilweise in gleicher Richtung wieder zurück, insofern die Pulsationsströmung den Wasserzulauf überschreitet. Auch diese gleichmäßigere Ausbildung der Strömung .^Verhältnisse führt zu einer besser trennenden Auswaschung der Paserstoffpro ¹Oe und somit zu genaueren Prüfergebnissen.

Gleichzeitig gewährleistet das Vorsehen rotationssyranctrischer, glatter Räirne, daß sich keine Fasern innerhalb des Gerätes anleger η körmen und der gesamte l>urchgang durch den Fraktiünierboden in ein nachgeschaltetes Gerrät überführt werden kann. Um zu diesem Zweck das Gerät nach Ende des Auswaschvorganjres auch quantitativ in das Folgegerät entleeren zu können, ist im Mernbranrauir. unterhalb des Fraktionierbodens am tiefsten Punkt der üblichen MembrandurchwöJbung eine zusätzliche E.otleerungpöffnur.g vorgesehen, die über ein verschließbares Ventil mit dem Ablauf des Gerätes in Verbindung steht.

Obwohl sich das Erfindungsgernäße Gerät selbst nach Austausch der Schlitzplatte durch geeignete Siebe ohne weiteren zur Tre!);iur.-.£ ein ex* Probe in zwei Fraktionen unterschiedlicher Faserlänge einsetzen läßt, ist es ein besonderer: Merknal dc-s Gerätes, da£ ea sic>i infolge cLe-r erfindungsgeinäJBen Ausgüct:.!- tung direkt einen Stufenfraktioniergsrät, und zwar bevorzugt einem Gerät vor· der Bauart Mc-iV-stt verschal ten läßt. Die Verwendung des vorliege:aden Gerätes in dieser Kombination soll daher nit unter Schlitz gestellt werden. Wie aus der folgenden Beschreibung eines Ausiiihrungsteispiels hervorgehen wird, ist das erfindujigsgeniäße Gerät bevorzugt so ausgelegt, daß die Betriebsbedingungen an diejenigen eines MclTett-Gerätes angepaßt sind.

Außer an herkömmlichen Holzschliffen läßt sich, wie VerüiichsergeLuisse gezeigt haben, mit dem erfindungsgemäßen Gerät auch der Splittergehalt von Zellstoffen und besonders langfaserigen, zum

7801470 O3.oa78

■ ι t · · ·ιΐ

- 15 -

Beispiel thermomechanischen Holzstoffen, ohne weiteres auch an einer Probengröße von 10 g Faserstoff bestimmen. Der hervorragende Auswascheffekt führt dazu, daß auf der Schlitzplatte tatsächlich nur reine Splitter zurückbleiben, die nach Abspülen von dem Fraktionierboden und Absaugen auf einem Membranfilter ohne weiteres einer Vergrößerung durch Projektion zugänglich sind und sich in der vergrößerten Abbildung ihrerseits durch geeignete Auszähl- und Keßmethoden leicht in verschiedene Größenklassen aufteilen lassen.

Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes scheint sich für eine einfache Bestimmung von Harz- und Schmutzteilen in chemisch aufgeschlossen! Zellstoff zu erschließen, dessen geschmeidige, verhältnismäßig lange Einzelfasern vom bisher verwendeten Brecht-Holl-Gerät nicht bewältigt werden konnten.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Faserfraktioniergerät in seiner bevorzugten Ausführung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes ;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, in der schematisch der Strömungcverlauf der aus den Wasseraustrittsdüsen austretenden V/asserstrahlen gezeigt ist;

Fig. 3 eine scheir.atische Darstellung der Strömungsrichtung aus den Düsen in Draufsicht.

Das in Fig. 1 schematisch im Schnitt dar/jestellte Faserfraktioniergerät besteht aus einer runden Wasserstauwanne (1), die mit einer umlaufenden Überlaufkante (2; versehen ist. Die Wasserstauwanne (1) ist außerhalb der Überlaufkante (2) von

7801470 03.08.78

- 16 -

einer Hinlaufenden Überlauf rinne (3) umgeben, die mit der Wanne aus einem Stück gearbeitet ist. Innerhalb der Wasserstauwanne (1) ist ein ringförmiger Bund (4) vorgesehen, der zusammen mit einem aufgesetzten und mit Durchbrüchen (6) für eine kommunizierende Wasserströmung versehenen Ring (5) die ringförmige Auflage für den Fraktionierboden (7) bildet, der im vorliegenden Fall als metallische Schlitzplatte ausgebildet ist. Auf den Rand des Fraktionierbodens (7) ist mit seiner Unterkante ein Fraktionierbehälter (8) aufgesetzt, der an seiner Außenseite oberhalb der Überlaufkante (2) der Wasserstauwanne (1) mit drei unter Winkeln von 120° angeordneten, radialen Armen (9) versehen ist, die an ihren Enden Befestigungseinrichtungen (10) in Form von Bajonettverschlüssen tragen, deren stationäre Gegenteile an der Oberkante der Außenwand der Überlaufrinne (3) befestigt sind. Mittels der Bajonettverschlüsse (10) läßt sich der Fraktionierbehälter (8) unter Zwischenfügung einer ringförmigen Dichtung abdichtend gegen den Rand des Fraktionierbodens (7) und über dieser gegen den Ring (5) der ringförmigen Auflage in der Wasserstauwanne (1) andrücken. Diese Art der Befestigung ist zum Abheben des Fraktionierbehälters (8) leicht von oben zugänglich und einfach handhabbar und erlaubt es, den Fraktionierbehälter (8) gleichmäßig abdichtend über seinen gesamten Umfang an seine Auflage anzudrücken. Durch die Anordnung der Arme (9) und der Bajonettverschlüsse (10) oberhalb der Überlaufkante (2) wird der wassererfüllte Raum des Gerätes von unnötig strömungshiriäernden Einbauten freigehalten.

In eine innerhalb des ringförmigen Bundes (4) im Eoden der Wasserstauwanne (1) vorgesehene Öffnung ist mittels eines Klemmrin-es (11) eine ringförmige Gummime^ibran (12) eingespannt. Der innere Rand der Gummimerabran (12) ist zwischen die Scheiben eines flachen Kolbens (13) eingespannt, der an seiner Urterscite mit eine^i im Gerätegestcll (14) geführten Stößel (15) verbunden ist, an dem, angedeutet durch die

7801470 03.08.78

1 ■ · · ι Ι * ·

/Λ

■ · » ·■ · ■

- 17 -

Bezugsziffer 16, ein periodisch pulsierender Hubantrieb angreift. Wesentlich ist, daß die Innenfläche der Gummimembran weitgehend absatzlos in den flachen Kolben (13) übergeht, und daß dessen obere Scheibe an ihrer in die Wasserstauwanne gerichteten Außenfläche strömungstechnisch glatt ausgebildet ist und keine vorstehenden Schraubenköpfe, mit Kanten versehene Schlitze oder dergleichen aufweist. An ihrer am tiefsten durchgewölbten Stelle ist die Gummimembran (12) mit einem Entleerungsstutzen (17) versehen, der über eine durch ein Ventil (18) verschließbare Leitung mit dem Hauptablauf (19) des Gerätes verbunden ist, welche an die Unterseite der Überlaufrinne (3) angeschlossen ist. Im Bereich des Ablaufes (19) befindet sich ferner eine verschließbare Entleerungsöffnung (20), die die Wasserstauwanne (1) an ihrer tiefsten Stelle außerhalb des ringförmigen Bundes (4) mit der Überlaufrinne (p) verbindet.

Innerhalb des Fral'tionierbehalters (8) ist ein Düsenkopf (21) mit mehreren Wasse^austrittsdüsen (22,23) angeordnet, welcher mittels einer Halterung (24) an der Innenwand des Fraktionierbehälters (d) im Bereich von dessen oberer Kante befestigt ist. Dar Düsenkopf (21) ist derart im Zentrum des FraKtionierbehälters (8) angeordnet, daß sich die Mündungen der Wasseraustrittsdüsen (22 und 23) unterhalb der Überlaufkante (2) bzw. tea Wasserspiegels (25) im Fraktionierbehälter befinden. Der Düsenkopf (21) ist mit .einer mittleren, senkrecht nach unten weisenden Wasssraustrittsdüse (22) und einem diese umgebenden Kranz von secns weiteren schräg nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen (23) versehen, die mit ihren Mündungen sämtlich unterhalb des Überlaufes (2) und des durch diesen angestauten Wasserspiegels (25) liegen.

7801470 03.08.78

ti·«

- 18 -

Der Wasserzulauf des Düsenkopfes (21) ist mit einem steuerbaren Ventil (26) und entsprechenden Steuer- und Meßeinrichtungen (27) versehen. Bei der Steuerung des Wasser7.ulau.fes kom^t es neben der Aufrechterhaltung eines geeigneten Druckes im wesentlichen darauf an, daß sich die pro Zeiteinheit ausströmende Wassermenge genau einstellen und konstanthalten läßt.

Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen das sich durch die verwendeten Wasseraustrittsdüsen ergebende Strömungsbild. Die Schrägstellung der äußeren Düsen (23) ist abhängig von deren Abstand von der Mittelachse des Fraktionierbehälters (8), ihrer Höhe über dem Fraktionierboden (7) und dem Durchmesser des Fraktionierbodens. Die Düsen sollten dabei etwa so gerichtet sein, daß die Verlängerungen Ihrer mittleren Strahlen im Bereich des mittleren Drittels des Radius des Fraktionierbodens (7) auf diesen auftreffen. Diese Angabe kann jedoch nur als Anhaltswert dienen, die optimalen Strömungsverhältnisse lassen sich nach Art und Stellung der verwendeten Wasseraustrittsdüsen im Einzelfall durch Versuche unschwer ermitteln. Besonders zweckmäßig ist es, Düsen mit einem kegelförmig aufgefächerten Strahl zu verwenden, der darüber hinaus noch in sich selbst gedreht ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das zu fraktionierende Fasergut in Einzelfasern zerlegt wird und die dies bewirkende Strömung sämtliche Bereiche über dem Fraktionierboden unter einem geeigneten Anströmwinkel erfaßt. Dadurch wird eine Flockenbildung innerhalb der Faserstoffssuspension vermieden und die Fraktionierleistung durch die Schlitzplatte hindurch wesentlich verbessert. Dies gilt sowohl in Bezug auf die durchgesetzte Fasermenge als auch auf den erzielten Trenneffekt.

Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes entspricht der Durchmesser von 170 mm der verwendeten Schlitzplatte demjenigen des ."Brecht-Holl-Gerätes. Die Stauhöhe der Überlaufkante (2) über der

7801470 03.08.78

- 19 -

Oberfläche der Schlitzplatte beträgt 45 mm. Auch diese gegenüber dem Brecht-Holl-Gerät um 25 mm vergrößerte Stauhöhe wirkt sich günstig auf den Auswascheffekt aus.

Bei dem verwendeten Schlitzplattendurchmesser von 170 mm, einer Wasserstauhöhe von 45 mm und einer Wasserzulaufmenge von etwa 10 1/rain wurden beste Ergebnisse bei Verwendung einer Bündeldüse vom Fabrikat Lechler, Typ B 172,5 erzielt, die so angeordnet ist, daß die Mündungen ihres Düsenkranzes etwa 15 bis 20 mm über der Schlitzplatte liegen und daher / etwa 25 - 30 mm in den Wasserstau eintauchen.

Die Bündeldüse vom genannten Typ weist eine senkrechte und einen Kranz von 6 um diese herum angeordneten Düsen auf, die in einem Abstand von etwa 26 mm von der Zentraldüse unter einem nach außen gerichteten Winkel von etwa 30 - 35° zur Senkrechten angeordnet sind. Die Strahlen der einzelnen Düsen besitzen die Gestalt von Hohlkegeln mit einem Öffnungswinkel von etwa 90°, v/obei die Flüssigkeit gleichzeitig in Drehbewegung versetzt wird. Der Sprühwinkel des gesamten Düsenkopfes beträgt zwischen 120 und 140°.

Die Düsenbohrungen haben einen Durchmesser von 2,5 mm, so daß

2 y sich bei einem Wasserdruck zwischen 2 und 3 Kp/cm eine Gesamtausflußraenge des Düsenkopfes von 10 l/min ergibt. Die genaue Ausflußmenge des Gerätes ist durch eine Wasserdruckregelung einstellbar.

Der Pulsationsantrieb (16) des Gerätes führt in der Minute 200 Doppelhübe von 18 mm aus.

Folgende weitere Prüfbedingungen haben sich bei Verwendung einer herkömmlichen Schlitzplatte mit 0,2 mm Schlitzweite für günstig erwiesen:

7801470 03.08.78

¹ · t . f

- 20 -

10	20
2	4
2	5
10	10

Eintragsmenge (g atro Faserstoff)

Eintragsvolumen (l) Eintragsdauer (min.) Wassermenge (l/min.)

Gesamtwaschdauer (min.) 20 40

Die anliegende Tabelle zeigt das Ergebnis von Vergleichsmessungen an drei unterschiedlichen Holzfaserstoffen zwischen dem erfindungsgemäßen Gerät und einem Brecht-Holl-Gerät. Dabei wurde br\m Brecht-Holl-Gerät ein Faserstoffeintrag von 2 g und bein, erfindungsgemäßen Gerät ein Eintrag von 10 g gemäß den oben angegebenen Prüfbedingungen verwendet. Die Ergebnisse zeigen nicht nur die wesentlich geringere Streuung der erhaltenen Splittergehalte bei Messung mit dem erfindungsgemäßen Gerät, sondern darüber hinaus auch absolut niedrigere Werte bei Messung mit dem erfindungsgemäßen Gerät, was auf den verbesserten Auswascheffekt und damit schärferen Trenneffekt gegenüber dem herkömmlichen Brecht-Holl-Gerät zurückzuführen ist.

Die angegebenen Prüfbedingungen für die beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserfraktioniergerätes sind so ausgewählt, daß sich ohne weiteres ein Stufenfraktioniergerät vom Typ McNett anschließen läßt. Auch für jenes Gerät wird allgemein eine Probemenge von 10 g un^ ein Wasserdurchsatz von 10 l/min, vorgeschrieben. Durch die Kombination beider Gerätetypen läßt sich so in einem einzigen Arbeitsgang von einem Faserstoff sowohl der Splittergehalt bestimmen als auch eine mehrstufige Faserlängenfraktion erhalten.

7801470 03.08.78

Stoffart

Holzschliff rösch

Holzschliff schmierig Thermomechanischer Holzstoff

Mahlgrad (⁰SR) ^H

70

68

Brecht-HoIl-Gerät bei 2 g Eintrag

% Splitter

0,78

Variations -koeffizient

12,8 21,2 26,7

Erfindungsgemäßes Gerät bei 10 g Eintrag

% Splitter

0,41

020

0,07

*) ⁰SR = Grad Schopper-Riegler (Entwässerungsfähigkeit) °) Variationskoeffizient beruht auf 10 Einzelmessungen

Variations -koeffizient

11,8

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Faserfraktioniergerät, vorzugsweise zur Bestimmung des Gehaltes an Grobteilen, wie Splittern oder dergleichen, in Holzfaserstc.'Ten, bestehend aus

   - einer im wesentlichen zylindrischen, oben offenen Wasserstauwanne mit einer umlaufenden Überlaufkante, einer diese Überlaufkante umgebenden Überlaufrinne mit einem Ablauf und einer die Wasserstauwanne mit der Überlaufrinne bzv/. dem Ablauf verbindenden, verschließbaren Entleerungsöffnung,

   - einem innerhalb der Wasserstauwanne auf einer im wesentlichen ringförmigen, mit kommunizierenden Wasserdurchtrittsöffr.urigen versehenen Auflage oberhalb des Bodens der Wasserstauwar.ne ruhenden, als Schlitzplatte, Sieb oder dergleichen ausgebildeten, austauschbaren Fraktior.ierboden,

   - einem mittels lösbarer Befestigungen abdichtend auf den Rand des Fraktionierbodons -aufgesetzten und gegen die ringförmige Auflage angezogenen, zylindrischen Fraktionierbehälter,

   78Q1A7.a

   - einer innerhalb der ringförmigen Auflage in eine Öffnung im Boden der Wasserstauwanne eingespannten, flexiblen Membran mit einem starren Mittelstück, welches an seiner Unterseite mit einem periodisch pulsierbaren Hubantriel) verbunden ist, sowie

   - einem steuerbaren Wasserzulauf mit innerhalb des Fraktionierbehälters angeordneten Wasseraustrittsdüsen,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   die Wasseraustrittsdüsen (22,23) im wesentlichen von oben oder schräg von oben in den Fraktionierbehälter (8) gerichtet und mit ihren Mündungen auf und/oder unterhalb der Höhe der Überlaufkante (2) angeordnet sind,

   die Mittel (9,10) für die lösbare Befestigung des Praktionierbehälters (8) oberhalb der Überlaufkante (2) am Fraktionierbehälter (3) angebracht sind,

   - die Wasserstauwanne (1) und der Fraktionierbehälter (3) abgesehen von der ringförmigen Auflage (4,5) nur glatte Wandungen ohne strömungshindernde und einen Faseransatz begünstigende Einbauten, Vorsprünge und Kanten aufweisen, und

   - zv/ei verschließbare Entleerungyöffnungcn (17,20) vorgesehen sind, deren eine an der tiefster Stelle des durch die ringförmige Auflage (4,5) abgegrenzten, äusseren Ringraumes der V/a ss er ε tauwanne (1) und die andere an der tiefsten Stelle im Bereich der flexiblen Membran (12) innerhalb der ringförmigen Auflage (4,5) vorgesehen ist.

   Faserfraktioniergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsdüsen (22,23) so ausgebildet sind, daß sie einen etwa unter einem Kegelwinkel von 90° aufgefächerten und/oder in sich gedrehten Wasserstrahl abgeben.

   7801470 03.08.78

   3. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsdüsen (22,23) in einem vorzugsweise an der Wandung dos Fraktionierbehälters (8) gehalterten Bündeidüsenkopf (21) zusammengefaßt sind.

   4. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bündeldüsenicopf (21) in seiner Mitte eine nach unten gerichtete Wasseraustrittsdüse (22) und um diess herum einen Kranz von sechs unter einem Winkel von e^J;wa 30° bis 35° zur Senkrechten nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen (23) auf v/eist.

   5. Fraktioniergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauhöhe der Überlaufkante (2) über dem Fraktionierboden (7) 45 mm und der Durchmesser des Fraktionierbodens (7) 170 mm beträgt.

   6. Faserfraktioniergerät nach Anspruch A. oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichteten Wasseraustrittsdüsen (23) unterhalb der Überlaufkante (2) auf einer Höhe über dem Fraktionierboden (7) angeordnet sind, die in etwa einem Viertel ihres Abstandes von der Wand des Fraktionierbehälters (8) entspricht.

   7. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wasseraustrittsdüsen (22,23) einen Durchmesser von 2,5 mm aufweisen und der Bündeldüsenkopf (21) eine Wasseraustrittsmenge von 10 l/min bei einem Druck zwischen 2 und 3 Kp/cm aufweist.

   8. Faserfraktioniergerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel (9,10) zur lösbaren Befestigung aus an der Außenseite des zylindrischen Mantels des Fraktionierbehälters (8) angebrachten Armen (9) bestehen,

   L-

   7801470 03.08.78

   die an ihren Enden mit Verschlußeinrichtungen (10) versehen sind, welche mit Gegeneinrichtungen verbindbar sind, die vorzugsweise an der Außenwand der Überlaufrinne (3) vorgesehen sind, wobei die Verschlußeinrichtungea (10) derart ausgebildet sind, daß sich mit ihrer Hilfe der Franktionier-"behälter (8) unter Zwischenfügung des Franktionierbodens (7) gleichmäßig abdichtend gegen die ringförmige Auflage (4,5) andrücken läßt.

   9. Faserfraktioniergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (10) aus Schnellverschlüs en bestehen.

   10. Faserfraktioniergerät nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß alle wassererfüllten Räume rotationssymmetrisch ausgebildet sind.

   11. Faserfraktioniergerät nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese andere Entleerungsöffnung (17) in der Mulde der flexiblen Ringfläche der flexiblen Membran (12) angeordnet ist.