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Vorrichtung zum Ausblasen fein verteilten Fasergutes aus einer Hochdruckzerfaserungsanlage
Die Erfindung betrifft eilte vervollkommnete Vorrichtung zum Ausblasen von fein
verteiltem Fasergut, welches in einer Hochdruckzerfaserungsanlage in einer Flüssigkeit
suspendiert, aufgeschwemmt oder von dieser mitgenommen wird, wobei der Verlust an
Flüssigkeit und ein Druckabfall in der Anlage auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.
Die Erfindung betrifft im besonderen Vorrichtungen zum Entnehmen von Faserstoff
aus mechanischen Zerfaserungsvorrichtungen, in denen die Zerfaserung des Rohstoffes
in einer Dampfatmosphäre bei Temperaturen wesentlich über ioo° und bei Drücken von
ungefähr 7 bis 14 atü erfolgt. Da derartige Zerfaserungsvorrichtungen fortlaufend
betrieben werden, ist es zurEntnahmedesFaserstoffesnotwendig, eineEntnahmevorrichtuiig
vorzuselien,welche einen z ätzlichen Bedarf erheblicher Dampfmengen (-)der us, einen
Druckabfall innerhalb der Vorrichtung iniiglichst vermeidet.
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Die Erfindung ist im besonderen geeignet für Zerfaserungsvorrichtungen,
die zur fortlaufenden Herstellung von mechanisch zerkleinertem Faserstoff aus Ligno-Cellulose,
wie z. B. Holzschnitzeln, getrocknetem Zuckerrohr, Bambus, Sägespänen o. dgl., dienen.
Derartige Zerfaserungsvorrichtungen werden in dein amerikanischen Patent 2 145
851 beschrieben. Bei dieser Art von Zerfaserungsvorrichtungen wird das zu
behandelnde Fasergut fortlaufend einem mechanischen Zerfaserer zugeführt, in welchem
sich Dampf voll so 'hohem Druck und so hoher Temperatur befindet, daß die Begleitstoffe
des Faserguts, welche die Fasern zusammenbinden,
erweicht werden.
Das Fasergut, welches der Zerreibungswirkung der gegeneinander drehbaren Zerfaserungsglieder
unterworfen wird, wird ständig erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ausgesetzt.
Da die bindende Wirkung der Faserbegleitstoffe durch die hohe Temperatur des Dampfes
erniedrigt wird, ist ein Minimum an Kraftbedarf erforderlich, um die Fasern zu trennen,
und es tritt auch nur eine geringfügige Schädigung von Einzelfasern ein, so daß
ein gleichmäßiges Fasererzeugnis erhalten wird.
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Bisher wurde der verfeinerte Faserstoff, wie es auch in dem obengenannten
Patent beschrieben ist, dem Zerfaserer durch eine Auslaßleitung entnommen, in der
ein Paar wechselweise betätigter Ventile in Reihenschaltung angeordnet ist. Wenn
auch diese Anordnung zufriedenstellend gearbeitet hat, um Faserstoff aus dem Zerfaserer
ohne gleichzeitigen Dampfverbrauch und Druckabfall innerhalb der Anlage zu entnehmen,
so bedingt doch die ventilgesteuerte Auslaßvorrichtung eine Anzahl bestimmter Nachteile.
So sind z. B. ein besonderer Motor und ein geeignetes System von Steuerscheiben,
Rollen und beweglichen Ventilvorrichtungen zum schnellen Öffnen und Schließen und
zur wechselweisen Betätigung der Ventile erforderlich. Die schnelle Betätigung der
Ventile verursacht des weiteren eine Abnutzung derselben und erfordert eine häufige
Kontrolle, was einen Ausbau der Teile und einen Ersatz der Ventile und Ventilsitze
bedingt, um die Wirksamkeit der Anlage aufrechtzuerhalten. Schließlich kann auch
die Auslaßöffnung nicht ohne Entfernung und Verstellung von Einzelteilen verändert
werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der oben aufgeführten
Nachteile durch Schaffung einer einstellbaren Auslaßvorrichtung, die, wenn sie einmal
eingestellt ist, gestattet, Faserstoff aus der Anlage zu entnehmen, und zwar ohne
das Vorhandensein beweglicher Teile, und demzufolge ohne Verschleiß von Einzelteilen
und deren Ersatz, und schließlich ohne eine besondere Kraftquelle für ihre Betätigung.
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Die Erfindung bezweckt des weiteren die Schaffung einer einstellbaren
Auslaßvorrichtung, welche von Hand zu betätigende Mittel aufweist, welche eine Regelung
der Auslaßöffnung in Abhängigkeit vom Zufluß und ein Öffnen und Schließen der Vorrichtung
ermöglichen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, die Auslaßvorrichtung
mit einer Steuerung zum schnellen Öffnen und einer Mikrometer- oder Schraubensteuerung
zum normalen Öffnen auszurüsten, um die Betätigung der Vorrichtung zu erleichtern.
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Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einem
Verschlußteil mit Durchlaßöffnungen für das Fasergut, einen innerhalb des Verschlußteiles
in Richtung des Stoffstromes sich erstreckenden Zapfen und einem mit einer zentralen
Öffnung versehenen Drosselglied, welches in Zusammenwirkung mit dem Zapfen eine
Auslaßdüse bildet, sowie aus Verstelleinrichtungen, die eine gegenseitige Bewegung
zwischen Drosselglied und Zapfen zur Einstellung der Auslaßdüse ermöglichen. Diese
Anordnung dient dazu, die Energie des Dampf-und Faserstromes an der Austrittsseite
der Düse herabzusetzen und die Fasern weiter zu verfeinern, indem sie etwaige Faserbündel,
die an der Eintrittsseite der Düse aufprallen, aufbricht.
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Der zentrale Zapfen der Vorrichtung kann an seinem freien, der Düse
gegenüberliegenden Ende Ausnehmungen, Schlitze o. dgi. von unterschiedlicher Gestalt
und Größe besitzen, um den Faserstrom noch weiter abzulenken und die Fasern vor
ihrem Durchtritt durch die Düse noch weiter zu verfeinern.
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Das Düsenglied wird vorzugsweise mit einer geneigten Fläche versehen,
auf die der Dampf- und Faserstrom auftrifft und so abgelenkt wird, daß der oder
die Ströme konvergierend durch die Düse hindurchtreten. Diese Konvergenz des oder
der Ströme bewirkt eine weitere Zerfaserung oder Verfeinerung, die dazu beiträgt,
daß sich die Fasern bei der späteren Weiterverarbeitung noch sicherer miteinander
verfilzen. Der Winkel der Konvergenz oder des Aufpralls kann durch Veränderung der
Neigung der geneigten Fläche von einem Winkel von 9o° gegenüber derAchse desZapfenteiles
bis zu einemvonder Art der gewünschten Faser abhängigen Neigungswinkel geändert
werden.
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Der Grad der Faserverfeinerung läßt sich auch durch Änderung der Gestalt
der Ausnehmungen oder Schlitze am Ende der Zapfen beeinflussen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden
Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den Zeichnungen erfolgt, welche
beispielsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
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Es zeigt Fig. i in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Auslaßvorrichtung
gemäß der Erfindung, wobei Drosselglied und Buchse in geöffneter Stellung in ausgezogenen
Linien und in geschlossener Stellung in strichpunktierten Linien dargestellt sind;
Fig.2 zeigt einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. i in verkleinertem Maßstabe,
in Pfeilrichtung gesehen; Fig.3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. i in
verkleinertem Maßstabe, in Pfeilrichtung gesehen; Fig.4 ist ein teilweiser Längsschnitt
nach Linie 4-4 der Fig. i und zeigt den Auslaß in geschlossener Stellung; Fig.5
entspricht der Fig.4 und zeigt eine abgeänderte Ausführung des Zapfens; Fig.6 zeigt
teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt eine andere Ausführungsform der Auslaßvorrichtung,
wobei die Düse in geschlossener Stellung in ausgezogenen Linien und in offener Stellung
in strichpunktierten Linien dargestellt ist; Fig. 7 ist ein Querschnitt in verkleinertem
Maßstab nach Linie 7-7 der Fig. 6, in Pfeilrichtung gesehen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis ,4 bezeichnet io eine Leitung,
die in Verbindung steht
mit einer Zerfaserungs\"i-i-ichtung, welche
gemäß dem amerikanischen Patent 2 145 851 ausgeführt sein kann. Die Leitung io enthält
die verfeinerte, fein verteilte und zerfaserte Ligno-Cellulose verniischt mit Dampf
oder einer Flüssigkeit bei einem Druck von 7 bis 14 atü.
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Die Leitung io ist mit dein Ende der Auslaßvorrichtung verbunden,
die vorzugsweise ein zylindrisches Gehäuse i i besitzt. Die Auslaßvorrichtung ist
mit einem scheibenförmigen Verschlußtei112 versehen, der Durchlaßöffnungen für den
Dampf-und Faserstrom besitzt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei diametral
-gegenüberliegende Öffnungen 13 vorgesehen, die den Strom von Dampf und Fasern in
getrennte Ströme aufteilen. Mit der Scheibe 12 ist mittels einer Schraube 15 ein
zentraler Zapfen 1.4 verbunden, der mit einem einstellbaren Drosselglied 16 zusammen
arbeitet. Die Größe des Auslasses der Vorrichtung kann mittels eines Handrades 27
verändert werden, welches die axiale Lage des Drosselgliedes 16 gegenüber dem Zapfen
14 steuert.
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Das Drosselglied 16 wird von einer Buchse 17 getragen, die in der
Bohrung des Gehäuseteiles i i verschiebbar ist. Die Buchse ist im Gehäuseteil i
i mittels einer Stopfbuchse dampfdicht angeordnet. Die Stopfbuchse besteht aus den
Dichtungsringen 18 und der Stopfbuchsbrille i9, die mit Hilfe von Schraubbolzen
20 mit (lern Gehäuseteil i i verbunden ist.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt das Drosselglied 16 vorzugsweise
eine geneigte Aufpralloberfläche 21, die zu einer zentralen Öffnung 22 konisch verläuft.
Die durch die Öffnungen 13 des Verschlußteiles 12 hindurchtretenden Ströme von Dampf
und Fasern verlaufen längs des Zapfens 14 und prallen dann auf die geneigte Oberfläche
21 des Drosselgliedes 16 auf. Beim Aufprall auf das Drosselglied 16 wird die Energie
der Ströme wesentlich herabgesetzt, und die Fasern werden durch das Aufbrechen etwa
noch vorhandener Faserbündel weiter verfeinert, bevor der Faserstoff durch die Auslaßöffnung
22 der Auslaßseite des Buchsenteiles 17 zugeführt wird. Schließlich tritt das verfeinerte
Fasergut durch eine geeignete AuslaßleitUng 23 in einen nicht dargestellten Faserstoffsanimelbehälter
über.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 ist der Zapfen 14 an seinem
inneren, dem Drosselglied 16 gegenüberliegenden Ende mit einer Ausnehmung in Gestalt
eines diametralen Schlitzes 24 versehen. Dieser Schlitz unterteilt den Strom in
zwei bestimmt gerichtete Ströme, die allmählich zueinander konvergieren oder direkt
aufeinanderprallen, je nach dem Winkel der Oberfläche 21 gegenüber der Achse des
Zapfens und je nach dem Grad des Eintritts des geschlitzten Teiles des Zapfens in
die Auslaßöffnung 22. Die Größe der Öffnungen 13 und des Schlitzes 24 können selbstverständlich
nach dem gewünschten Grad der Faserverfeinerung verändert werden. Im allgemeinen
werden die Fasern in einem Ausmaß verfeinert, das von der gesamten Größe der Aufpralloberfläche
abhängt, die in den Weg der mit hoher Geschwindigkeit fließenden Ströme bei ihrem
Durchgang durch die Auslaßvorrichtung gestellt wird, bevor ihre Energie weitgehend
herabgesetzt ist. Die Öffnungen 13 müssen natürlich groß genug sein, um einen Durchtritt
des Fasergutes ohne Verstopfung zu ermöglichen, und andererseits müssen sie klein
genug sein, um ein überflüssiges Entweichen von Dampf und einen Druckabfall in der
Anlage zu verhindern.
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Der Zapfenteil 14 kann auch mit Hilfsschlitzen 25 versehen werden,
die sich vom Ende des Zapfens nach innen zu in Längsrichtung über einen gewissen
Teil des Zapfens erstrecken. Diese Schlitze dienen als Entlastungsschlitze, welche
das Entweichen stagnierenden Fasergutes ermöglichen. Die stagnierenden Fasern könnten
sich sonst bei der ungeheuren Hitze innerhalb der Vorrichtung selbst entzünden.
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Die Einrichtung zur Veränderung des Auslasses für den Faserstoff und
zum Öffnen und Schließen der Auslaßvorrichtung wird im folgenden beschrieben.
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Ein Ringteil i ja umgibt den Gehäuseteil i i. Von (lern Ringteil 1
ja erstrecken sich in gewissem Abstand voneinander Rippenteile i ib, die in ein
Mundstück iic auslaufen, welches am Innenumfang ein rechtsgängiges Gewinde 26 für
die Aufnahme eines l landrades 27 aufweist. Die Nabe des Handrades besitzt linksgängiges
Gewinde 28, in das das äußere Ende des Buchsenteiles 17 eingreift. Die Auslaßleitung
23 steht mit dem Inneren des Buchsenteiles in Verbindung und ist mit diesem in geeigneter
Weise, z. B. durch Schweißung, verbunden.
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Die größte Öffnungsstellung der Auslaßv orrichtung ist in Fig. i dargestellt.
Bei der Drehung des Handrades 27 jm Uhrzeigersinn bewegen sich die verschiebbare
Buchse 17 und das Drosselglied 16 nach innen in die in Fig. i und in Fig. 4 in strichpunktierten
Linien dargestellte Schließstellung.- Bei völlig geschlossenerLage befindet sichderganzegeschlitzte
Endteil des Zapfens 14 innerhalb der zentralen Öffnung 22 des Drosselgliedes 16,
und es ist der Durchtritt von Fasergut durch die Vorrichtung, wie aus Fig. 4 ersichtlich,
verhindert. Wird das Drosselglied gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt durch Betätigung
des Handrades 27, wird die Drosselöffnung allmählich so weit vergrößert, bis sie
der Menge und Art der gewünschten austretenden Fasern entspricht.
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Der Buchsenteil 17 wird vorzugsweise mit einer ringförmigen Schulter
oder einem Ring 29 als Anschlag gegen das innere, mit Gewinde versehene Ende der
Nable des Handrades 27 versehen, um die Auswärtsbewegung der Buchse in die Offenstellung
der Auslaßvorrichtung zu begrenzen. Selbstverständlich wird ein biegsames Rohr benötigt,
um die Ausflußleitung 23 mit dem Sammelbehälter für das Fasergut zu verbinden und
um die Verschiebung der Buchse 17 und der Ausflußleitung anzupassen, wenn die Vorrichtung
durch Handrad 27 für die gewünschte Ausflußmenge eingestellt wird. Die Ausflußleitung
kann auch so angeordnet werden, daß sie die Vorrichtung axial verläßt, und mit dem
Faserstoffsammelbehälter
mittels einer Stopfbuchse verbunden werden.
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Nach der beschriebenen Anordnung bedingt eine Verschiebung der Nabe
des Handrädes 27, wenn das letztere gedreht wird, eine Verschiebung der Leitung
23 und des Drosselgliedes 16, welche zweimal so groß ist wie die Verschiebung der
Handradnabe, wobei selbstverständlich angenommen ist, daß die Steigung der Schraubengewinde
26 und 28 gleich ist.
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Fig. 5 veranschaulicht eine geringe Abänderung der Vorrichtung, indem
der zentrale Zapfen 14' an seinem inneren Ende eine konkave sphärische Ausnehmung
30 besitzt. Diese Ausbildung verursacht, daß ein geringförmiger Faserstoffstrom
um den Zapfenteil 14', der auf die Aufprallfläche 21 des Drosselgliedes 16 auftrifft,
durch dieDrosselöffnung in Gestalt eines konischen Strahles hindurchtritt.
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Die konkave Ausnehmung 3o begünstigt die Herabsetzung der Energie
des Strahles und die Verfeinerung des Fasergutes.
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Fig. 6 und 7 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der Auslaßvorrichtung,
die sowohl eine Steuervorrichtung für schnelles Öffnen als auch für normales Öffnen
mittels eines Handrades besitzt. Unter Hinweis auf die Ausführungsformen nach Fig.
i bis 5 sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsbuchstaben versehen. Wie bei
der ersten Ausführungsform wird das Fasergut von der Zerfaserungseinrichtungdurch
Leitung i o zugeführt, die mit dem Eintrittsende des Gehäuses i i" der Auslaßvorrichtung
mittels der Flanschen iod und 1 1d verbunden ist, die ihrerseits durch Bolzen 53
zusammengezogen werden. Der Auslaß der Vorrichtung ist als Stopfbuchse 35 ausgebildet,
die an ihrem vorderen, vorzugsweise mit Gewinde versehenen Ende den Verschlußtei136
aufnimmt, welcher Durchlaßöffnungen 13" enthält, sowie ferner den zentralen Zapfen
14". Der Zapfen 14' kann an seinem vorderen Ende einen spitz zulaufenden konischen
Kopf 14° besitzen, welcher den ersten Aufprall des Dampf- und Faserstromes aufnimmt
und die Energie des Stromes teilweise herabsetzt. Der Zapfen 14' kann ferner an
seinem dem Drosselglied 16 gegenüberliegenden Ende mit einem diametralen Schlitz
24' versehen sein. Von dem Gehäuseteil i i" erstrecken sich Rippenteile 37, welche
ein Mundstück 38 bilden, welches das Auslaßende des verschiebbaren Buchsenteiles
17" abstützt. Der Buchsentei117" ist an seinem äußeren Ende mit einem Flansch 39
versehen, an den eine Leitung angeschlossen werden kann, die den entweichenden Faserstoff
einem geeigneten, nicht dargestellten Sammelbehälter zuführt. Eine dampfdichte Lagerung
des verschiebbaren Buchsenteiles 17" wird wie bei der ersten Ausführungsform durch
Stopfbuchsringe 18 und die Stopfbuchsbrille 19 gewährleistet.
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Die Einrichtung der Steuerung zum Schnellöffnen und die normale Mikrometer-
oder Schraubensteuerung zur Einstellung der Vorrichtung für veränderliche Entnahme
werden im folgenden beschrieben.
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Der Flansch i 1d des Gehäuses i i" ist an diametral gegenüberliegenden
Stellen mit gabelförmigen Teilen 40 zur Aufnahme von schwingbaren Blöcken 41 ausgerüstet,
die auf Stiften 42 drehbar gelagert sind. Der obere Block :41 dient zur Aufnahme
einer Ösenschraube 43, die ihrerseits einen Hebel 44 trägt, welcher um ungefähr
18o° aus der in ausgezogenen Linien gezeichneten Außerbetriebsstellung in die strichpunktiert
gezeichnete Betriebsstellung gemäß Fig.6 gedreht werden kann, entsprechend der geschlossenen
bzw. offenen Stellung der Buchse 17" und des Drosselgliedes 16. Eine Welle 45 erstreckt
sich durch die Öse des Ösenbolzens 43. Diese Welle ist an jedem Ende mit den Armen
44° des Hebels 44 in geeigneter Weise, z. B. mittels nicht dargestellter Stifte,
verbunden. Die Arme 44° enden in einem Handgriff 44b.
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Der untere Block 41 nimmt den Schraubenbolzen 46 des Handrades 47
auf, das in dem Lagerteil 48 gehalten wird. Ein Jochglied, bestehend aus einem Paar
Jocharmen 49, die bei So zentral mit dem Buchsenteil17" drehbar verbunden sind,
arbeitet mit dem Hebel 44 und dein Handrad 47 zusammen, um die axiale Stellung des
Buchsenteiles und des Drosselgliedes 16 gegenüber dem Zapfen 14" zu steuern.
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Das untere Ende jedes Jocharmes 49 ist bei 51 mit dem Lager 48 des
Handrades 47 verbunden, während das obere Ende exzentrisch mit der Welle 45 bei
52 verbunden ist. Sofern es notwendig ist, die Zerfasererungseinrichtung und die
Auslaßvorrichtung schnell auszublasen, kann der Hebel 44 im Uhrzeigersinne aus der
voll ausgezeichneten Lage in die strichpunktierte Lage gemäß Fig. 6 gedreht werden,
wodurch eine axiale Auswärtsverschiel)ung des Buchsenteiles 17" und des Drosselgliedes
16 erreicht wird (vgl. strichpunktierte Linie in Fig. 6). Die Axialverschiebung
wird durch die exzentrische Befestigung der Jocharme 49 und die drehbare Befestigung
der oberen und unteren Blöcke 41 ermöglicht.
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Gewöhnlich kann die Ausblasvorrichtung für eine gewünschte Auslaßmenge
mittels des Handrades 47 eingestellt werden. Ist einmal durch das Handrad 47 die
Auslaßmenge eingestellt, kann die Vorrichtung, sobald es nötig ist, durch Drehung
des Hebels 44 ausgeblasen werden, und zwar ohne Störung der durch das Handrad vorgenommenen
Einstellung. Anschließend -kann dieser Hebel wieder in die unwirksame Stellung zurückgeführt
werden, wobei gleichzeitig die Vorrichtung wieder in die durch das Handrad zuvor
eingestellte Lage für den gewöhnlichen Betrieb erneut eingestellt wird.
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Als Richtschnur für die Bedienung der Vorrichtung beim Einstellen
der Drosselöffnung können Sichtzeichen 54 vorgesehen werden.