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Verfahren und Vorrichtung zum Ein- und Ausschleusen von Faserstoffen
bei Druckunterschied, insbesondere für Stetigkocher Bei der stetigen. Behandlung
von zellulosehaltigem Material, wie Holzspänen, Stroh od. dgl., unter erhöhtem Druck,
wie z. B. bei stetigem Kochen, tritt das Problem auf, dieses Material in das Behandlungsgefäß
einzuführen und daraus zu entnehmen; da das Behandlungsgefäß unter Druck steht,
muß also-die Beschickung unddie Entnahme einen Druckunterschied überwinden können.
Es ist bekannt, daß zu diesem Zweck Schleusen in Form von rotierenden Zellenrädern
verwendet werden, welche eine oder mehrere Zellen besitzen, die sich mit dem betreffenden
Material füllen, sobald die Zellen mit dem Druck der einen Seite in Verbindung stehen,
sich danach verschließen und sich nach dem Druck auf der anderen Seite hin öffnen
und dann von dem Material entleert werden.
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Die Erfindung hat den Zweck, dieses Schleusungsverfahren, und die
'Vorrichtungen hierzu mit Rücksieht auf die Leistung zu verbessern. Da die Leistung
aus dem Produkt der Materialmenge j eder Zelle und der Zahl der Füllungen der Zellen
in der Zeiteinheit besteht, so muß man, wenn man bei unveränderter Zellengröße die
Leistung erhöhen will, die Zellengeschwindigkeit vergrößern. Es gilt hierbei besonders,
die Füllungszeit zu verringern.
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Von dieser Tatsache ausgehend ist die Erfindung bestrebt, eine beschleunigte
Füllung der Zellen zu erreichen, und gemäß dem Hauptkennzeichen der Erfindung geschieht
dieses dadurch, daß die Beschickung der Zelle oder der Zellen mit Faserstoff mit
Hilfe eines strömenden gasförmigen oder fließenden Mediums ,durchgeführt wird, wobei
dieses Medium, zumindest teilweise, während des Füll.ens die, Zelle oder die Zellen
durchfließt und wieder heraustritt. Dadurch, daß dieses Medium die Zellen durchströmt,
kann es sich in schneller Bewegung
befinden und reißt dadurch das
feste Fasermaterial mit sich, was zur Folge hat, daß,die Zelle schneller gefüllt
wird. als wenn das Material nur durch seine eigene Schwere in die Zelle hineingelangen
würde. Abgesehen von der schnelleren Füllung der Zellen erreicht man durch dieses
Transportmedium weiter, daß die Zellen vollständiger gefüllt werden, ohne daß jedoch
das Fasermaterial auf nachteilige Weise zusammengepreßt wird. Dieser Vorteil tritt
besonders bei der Verwendung von Stroh als Fasermaterial in. Erscheinung, da das
Stroh ohne Zusammenpressung einen sehr großen Raum einnimmt. Als Transportmedium
für die Beschleunigung der Zellenfüllung kann man Wasser, Dampf, Druckluft usw.
verwenden; vorzugsweise wird ein Medium benutzt, welches sowieso zur Verwendung
kommt, z. B. Lauge oder Säure, bei der Beschickung° eines. Kochers mit Faserstoff.
Besonders bei dem letztgenannten Vorgang ist es von Vorteil, das die Zellen durchfließende
Transportmedium zurückzuführen, so daß man es für die Beschickung weiteren Faserstoffes
verwenden kann. Es geschieht dieses vorzugsweise so, @daß das Transportmedium durch
einen Kreislauf durch die Zellen gepumpt wird. Eine bestimmte Menge folgt jedoch
dem Faserstoff, und irgendwo im Kreislauf muß daher neue Transportflüssigkeit zugeführt
werden. Obwohl das Entleeren der Zellen normalerweise leichter vor sich geht als
das Füllen, so ist es von Vorteil, nachdem nun -die Füllungszeit durch die vorliegende
Erfindung verkürzt worden ist, auch eine beschleunigte Entleerung durchzuführen,
und zwar durch die 'Verwendung eines besonderen, strömenden Transportmediums, welches
von der gleichen oder auch von einer. anderen Art sein kann als Idas Transportmedium,
das,die Füllung beschleunigt, und welches ebenfalls in einem Kreislauf herumgeführt
werden kann; dieser muß aber, auf Grund der veränderten Druckverhältnisse, vondem
zuerst genannten Kreislauf getrennt sein. -Die Erfindung soll: nürifffehr näher
beschrieben werden, wobei auf einige in der Zeichnung gezeigte Ausführungsformen
hingewiesen wird.
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Fig. i zeigt schematisch .eine Anlage mit einer . Einschleusungsvorrichtung
gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt im größeren Maßstab einen Schnitt durch die Schleuseneinrichtung;
Fig. 3 zeigt eine andere wahlweise Ausführung der Schleusenvorrichtung; Fig. 4 zeigt
eine Anlage -mit einer etwas abgeänderten Ausführung der Schleusenanordnung; Fig.
5 zeigt eine Anlage, bei der eine Ausschleusungs@vorrichtung gemäß der Erfindung
verwendet wird.
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In Fig. i bezeichnet i i einen. Köcher, in dem Holzspäne, Stroh -
oder ein ähnliches zellulosehaltiges Fasermaterial aufgeschlossen wird, und zwar
.durch Kochen unter hohem Druck und hoher Temperatur mit einer zweckentsprechenden
Kochflüssigkeit, wie z. B. einer Lauge. Der Faserstoff wird in den Trichter 13 eingefüllt,
geht durch die Schleuse 15 und die Leitung 17 in den Kocher i i und wandert in diesem
langsam nach unten, um schließlich am Boden des Kochers entnommen zu werden. Die
Schleusenvorrichtung besteht, wie Fig. z deutlicher zeigt, aus einem Gehäuse i.9
und einem darin eingepaßten, drehbaren Körper 21. Dieser kann zylindrisch sein,
wird aber vorzugsweise konisch ausgeführt, in der Art wie ein Ventil-_ küken, was
den Vorteil hat, daß man durch eine Befestigungsvorrichtung, durch welche man das
Küken in axialer Richtung verstellen kann, in der Lage ist, den Spielraum zwischen
dem Küken und dem Gehäuse auf den gewünschten Wert einzustellen und eine Justierung
vorzunehmen, sofern .dieses, _z. B. bei Verschleiß, erwünscht wird. Das Küken 2-1
besitzt einen diametral durchgehenden, geraden -und gleich breiten Kanal oder Zelle
23, welche z. B. einen runden oder quadratischen Querschnitt hat. In dem Gehäuse
befinden sich vier Anschlüsse2-5, 27, 29, 31, welche paarweise diametral
gegenülbersitzen und ähnlich ausgebildet sind. Diejenige Fläche des Kükens, die
.durch den Anschluß 25 freigelegt ist, d. h. nicht am Gehäuse i9 anliegt, entspricht
somit einer zur Achse des Kükens symmetrisch liegenden, freigelegten Fläche genau
gegenüber derAussparung in dem Gehäuse bei dem Anschluß 2g. Für die Anschlüsse 27
und 3 i gilt das Entsprechende, und genau die gleiche Symmetrie zur Achse des Kükens
gilt auch für die auf dem Kanal 23 einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen
der konischen oder zylindrischen Mantelfläche des Kükens. Da, wie aus ,dem Nachfolgenden
hervorgeht, die sich diametral entgegengesetzt entsprechenden Anschlüsse 27, 31
bzw. 2,5, 29 mit dem gleichen Druck in IVerbindung stehen, so wird durch die genannte
Symmetrie erreicht, daß die Druckkräfte auf das Küken sich-ausgleichen, so daß man
nicht zu befürchten hat, daß dieses sich auf Grund einer Durchbiegung festkeilt.
Die Anschlüsse 25, 29 sind, obwohl dieses nicht unbedingt notwendig ist, in einem
Winkel von 90'° gegenüber .den Anschlüssen 27, 31 angebracht. In dem Anschluß 31
sitzt ein Gitter oder ein Sieb 33, welches z. B. aus. einer durchlöcherten oder
aufgeschlitzten Scheibe besteht, öderen Innenseite so dicht als irgend möglich an
die Mantelfläche des Kükens anschließt. Dieses Gitter ist genügend dicht, um das
Fasermaterial zurückzuhalten.
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Wie- in Fig. i gezeigt, ist,der obere Anschluß 27 mit .dem Trichter
13 verbunden, und der untere Anschluß 31 steht mit einer Leitung 35 in Verbindung,
in welcher ein Ventilator 37 sitzt und die zu dem Trichter 13 zurückführt. Der Arnschluß
25 ist mit der Zuführungsleitung 17 zum Dampfraum des Kochers verbunden, und der
Anschluß 29 steht ebenfalls mit dem Dampfraum des Kochers durch die Druckausgleichleitung
41 in Verbindung und kann außerdem durch ein als Ejektor ausgebildetes Ventil 43
reit der Hochdruckdampfleitung 45 in Verbindung gesetzt werden, welche unter einem
höheren Druck steht als der Kocher.
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In der gezeigten Lage steht das Küken 21 der Schleusenvorrichtung
in der Beschickungslage, da die Zelle 2-3 mit ihrem oberen Ende sich genau vor dem
Trichter 13 befindet. Durch .den Ventilator 37 wird ein starker, nach unten gerichteter
Luftstrom
erzeugt, welcher die in dem Trichter befindlichen Späne
usw. mit sich reißt, so daß die Zelle schnell damit gefüllt wird. Dias Gitter 33
hindert dabei die Späne daran, der die Zelle durchströmenden Luft zu folgen.
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Das Küken: wird stetig durch einen nicht gezeigten Motor gedreht,
und aus .der gezeigten Füllungslage der Zelle wird diese, nachdem sie zuerst vollkommen
verschlossen wurde, in die mit gestrichelten Linien gezeigte Entleerungslage geführt,
wobei die Zelle genau gegenüber den Anschlüssen 25 und 29 zu stehen , kommt. Der
Druck des Kochers wirkt jetzt auf den Zelleninhalt von beiden Seiten ein, und dieser
bleibt daher in,der Zelle. Sobald aber das'Ventil 43 geöffnet wird, was selbsttätig
in Abhängigkeit von der Winkellage des Kükens 21 geschehen kann, wird Dampf
von höherem Druck durch die Zelle spülen und die Späne mitreißen, so daßdiese durch
die Leitung 17 in den Kocher strömen und die Zelle sich vollkommen entleert.
Die gleichzeitig in den Kocher eingeführte Dampfmenge wird sowieso zur Aufrechterhultung
des Druckes und der Temperatur im Kocher benötigt. Bei weiterer Drehung der Zelle
wird diese wieder verschlossen und erreicht schließlich wieder von neuem die Füllungslage.
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Fig. 3 zeigt eine wahl-,veise Ausführung der Schleusenanordnung, nach
welcher das Gitter oder das Sieb 33, welches die Späne daran hindern soll, dem treibenden
Medium zu folgen, in dem Kanal oder der Zelle 23 sitzt. Damit das Küken 21 in diesem
Falldauernd in der gleichen Drehrichtung herumgedreht werden kann, womit erreicht
wird, daß die Zelle wechselweise von dem einen oder dem anderen. Ende aus gefüllt
werden kann, ist das Gitter in der Mitte der Zelle angebracht. Wünscht man den ganzen
Zellenraum auszunutzen, so kann das Gitter auch an das eine Ende der Zelle verlegt
werden, wie durch die gestrichelten Lirnien angedeutet ist, aber dann muß das. Küken
andauernd seine Drehrichtung wechselnd. h. sich um go° hin und her drehen.
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Anstatt mit nur einer einzigen Zelle kann das Küken auch mit mehreren,
axial hintereinander angebrachten Zellen versehen werden, welche das Küken in der
Richtung von Durchmessern, verdreht um gleich große Winkel, durchsetzen. In diesem
Fall ist es nicht möglich, die Gitter an den Enden der Zellen anzubringen., sondern
diese müssen, jedes für sich, ungefähr in der Zellenmitte oder in dem stillstehenden
Gehäuse untergebracht werden.
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Bei der in Fg. 4 gezeigten Anlage geschieht die Beschickung der Zelle
der Schleusenvorrichtung mit Spänen durch eine Flüssigkeit, welche durch die Niederdruckpumpe
47 in einem Kreislauf herumgepumpt wird. Die Schleusenvorrichtung kann von einer
der oben beschriebenen Ausführungen sein. Sobald das Küken gedreht wird, wodurch
der Strom durch die Zelle abgesperrt wird, geht die Flüssigkeit jetzt durch ein
Sieb 48 im Fülltrichter und durch die Leitung 49 zu dem Behälter 5 i, welcher durch
die Leitung 53 mit der Leitung 35 in Verbindung steht und dadurch der stetig arbeitenden
Pumpe 47 Flüssigkeit zuführt. Die Entleerung der Zelle geschieht durch Kochlauge,
die dem Kocher j durch die Leitung 54 entnommen und durch die Niederdruckpumpe 55
durch die Leitung 56. in die Zelle gepumpt wird, wodurch die Späne mit Geschwindiigkeit
durch die Leitung 57 in. den Kocher geschwemmt werden. Eine Schraube 59 fördert
die Späne nach unten, wobei dieLauge abgeschieden wird und durch das Sieb 61 zu
der Leitung 54 fließt, so daß also die Lauge in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
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Es gibt also zwei getrennte Kreisläufe, an welche die Zelle wechselweise
angeschlossen wird. Da nun die Zelle zwangsläufig Flüssigkeit zwischen diesen beiden
Kreisläufen überführt, ist es zweckmäßig, d'aß auch das zuerst genannte Transportmedium
aus Kochlauge besteht. Sobald nämlich die Zelle gefüllt ist und in -die Entleerungslage
gedreht wird, enthält sie außer Spänen eine bestimmte Menge des in dem ersten Kreislauf
zirkulierenden Mediums, und dieses wird bei der Entleerung der Zelle in, den Kocher
geführt. Bei der Beendigung der Entleerung ist die Zelle dagegen vollständig mit
Lauge aus dem zweiten Kreislauf gefüllt, und beiihrer Umstellung in die Füllungslage
wird somit dieseLaugenmengezu dem in den ersten Kreislauf eingesetzten Behälter
5 r geführt. Da nun die letztgenannte Menge größer ist als die zuerst genannte,
so, wird nach und nach Lauge aus dem Kocher inden Behälter 5 r übergeführt, so daß
der Spiegel darin ansteigen würde, wenn die Lauge nicht wieder in den Kocher zurückgepumpt
würde. Zu diesem Zweck ist eine Leitung 63 angeordnet, welche eine Hochdruckpumpe
65 und ein Ventil 67 enthält, welches unter dem Einfluß einer selbsttätigen. Flüssigkeitsstandsregulierung
steht, so- daß der Flüssigkeitsstand 69 in dem Behälter 5 i konstant gehalten
wird.
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Die Schleusenvorrichtung gemäß der Erfindung kann auch dazu verwendet
werden, um Faserstoff aus einem Behälter höheren Druckes in einen solchen niederen
Druckes zu überführen, z. B: für die Entnahme aus einem Druckbehälter. Die Anlage
gemäß Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine solche Verwendung der Erfindung. An dem
Oberteil .des Kochers 71 wird fertiggekochte Masse mit Hilfe einer drehbaren
Kratzvorrichtung 75 in das Rohr 73 gefördert. Sobalddie Zelle in der Schleusenvorrichtung
15 diegezeigte Lage einnimmt und gefüllt werden soll, wird das Füllen der Zelle
mit Masse durch Wasser oder einer Mischung aus. Wasser und Dampf, welche mittels
der Pumpe 77 durch die Leitung 79, die Leitung 73, die Schleuse 15 und .durch einen
Ausgleichsbehälter 81 zirkuliert wird, beschleunigt. Sobald die Zelle in dlie durch
gestrichelte Linien gezeigte Entleerungslage gedreht worden ist, wird sie vonDruckluft
oder Dampf aus der Leitung 83 durchspült, wodurch der Zelleninhalt durch die Leitung
85 auf ein perforiertes Transportband 87 entleert wird, welches die Masse weiterbefördert,
während die mitfolgende Kochflüssigkeit abfließt.