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Vorrichtung zur ununterbrochenen Defibration von Faserstoffen mittels
hochgespannten Dampfes Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Defibratoren, .d.
h. derjenigen Aufbereitungsmaschinen, in welchen zerkleinertes Holz zunächst in
Schleudermühlen mit gegenläufig bewegten Mahlkörpern unter Einwirkung der Fliehkraft
geschleudert und geschlagen wird, worauf dieses vorzerkleinerte Gut unter hoher
Dampfspannung einem Druckgehäuse zugeleitet wird. In einer Kammer entspannt sich
das Gut unter Freilegung der natürlich gewachsenen Holzfasern. Wird das AusläZventil
der Druckkammer anschließend freigegeben"so wird die weitgehend aufgeschlossene
Holzfaser ausgetragen. Sie ist nun für die weitere Verarbeitung, z. B. zu Holzfaserhartplatten,
vorbereitet: Die gebräuchlichen Defibratoren bedienen sich also einer Druck- oder
Expansionskammer. Der Eimaß und AuslaB dieser Kammer ist @ von Ventilen bedient,
die im regelmäßigen Takt zusammenwirken. Die Holzfaser wird infolge dieser Arbeitsweise
absatzweise in abgeteilten Mengen weiterbefördert oder defibriert. Während der Förderung
ruht praktisch der Arbeitsgang der Zerfaserung; während der Zer£aserung findet keine
Förderung des Gutes statt. Diese Anordnung arbeitet also intermittierend.
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Bekannt sind ferner Defibratoren, welche. konti-, nuierlich arbeiten.
Durch diese wird die Aufgabe gelöst, in einem unterbrochenen Arbeitsgang die
vorzerkleinerte
Holzmasse gleichzeitig weiterzubefördern und :dabei zu zerfasern. Diese Defibratomen
bestehen aus einer Anordnung von öffnungen und Prallflächen. Dem Materialstrom wird
darin eine hohe Geschwindigkeit gegeben, mit welcher er auf die Prallflächen trifft
und an diesen dann mechanisch zerkleinert wird. Dieser Vorgang findet beim Durchlaufen
der Anordnung zu wiederholten. Malen statt. Dabei werden im allgemeinen 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 dürch die Auslaßvorrichtung gestellt wird, bevor ihre Energie weitgehend
herabgesetzt ist.
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Der Stoff verläßt die Ausblasvorrichtumg in einem konvergnden Strom
und wird in einen Sammelbehälter geleitet. Da .die Dirossel mittels eines Handrades
verstellbar ist, muß die Leitung zum Sammelbehälter ein biegsames Rohr enthalten
öder bei zur Ausblasvorrichtung axialer Anordnung mit dem Sammelbehälter durch eine
dampfdichte Stopfbuchse verbunden sein. Diese Verbindung und die große Aufpralloberfläche,
welche einem sehr starken. Verschleiß durch den Materialstrom ausgesetzt ist, bilden
-:einen wesentlichen Nachteil gegenüber dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Defibrator, der diese Nachteile vermeidet
durch seinen besonderen Aufbau. Im Gegensatz zum voarbeschriebemen wirkt er wie
folgt: Bei .der Urstrflmung des Einlaßventils des Defibrators wird der Stoffstrom
so dicht wie möglich an dessen vorderen Staupunkt vorbeigeführt. Nach der' Bernoullischen
Gleichung herrscht am Staupunkt der größte Druck, der in der, ganzen . Strömung
überhaupt auftreten kann. Dieser Dmuck setzt sich längs des vorderen Teiles des
Düsenkerns in Geschwindigkeit um, der Stoff wird also gleichsam in den Entspannungsraum
hineingeschossen. Hierbei kommt es wesentlich darauf an, äaß die Strömung laminar
verläuft, da bei Turbulenz eine zu große Einbuße an Geschwindigkeit erfolgen würde.
Eine laminare Strömung ist weiterhin wichtig, um zu erreichen, daß die festen Anteile
des Stoffstromes sich parallel ausrichten. Die Ausbildung einer laminenen Strömung
wird erreicht durch strömungsgunstige Formung der einzelnen Teile des Defibrators.
Alle vorbeschriebenen Umstände bewirken einen gegenüber dem bisher bekannten Verfahren
wesentlich höheren-und in der Qualität besseren Austrag an. Stoff.
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Besonders überratschend ist, daß die Holzfaser verhältnismäßig besser
aufgeschlossen wird, d.h. daß sehr viel dünne und gleichmäßig geformte Fasern entstehen.
Dies wiederum hat die Bedeutung, daL3 zur Herstellung von Holzfaserplatten und anderen
Vexiedlungserzeugnissen aus Holzfasern ein erheblich besserer Rohstoff zur Verfügung
steht, der sich besser und gleichmäßiger verfilzt. Hierdurch wiederum können Holzfaser-Hartplatten
einer Festigkeit hergestellt werden, die gegenüber dem bisher Bekannten erheblich
höher ist. Wie oben schon besehriebeci, wird. der Stoff gleichsam in, den Entspannungsraum
hineingeschossen. Der Stoff steht vor Durchgang durch den Defibrator so lange Zeit
unter höchstem Dampfdruck, daß .dieser sich bis in die fieinsteai Holzzellen- hin
auswirken kann. Bei der plötzlichen Entspannung des Stoffes bei Eintritt in divergierendem-
Strahl in den Entspannungsraum kann sich der Druck in den Holzzellern und den .Zwischenträumen
in ihrer Struktur nicht schwell genug d :urch die kleinsten natürlichen Öffnungen
(Tüpfel) hindurch ausgleichen. Infolgedessen platzen die Zellen und sie werden aus
ihrem Verband gerissen. Die Defi'bration. erfolgt nicht auf mechanischem Wege, sondern
durch - plötzliche Entspannung. Es findet also, eine rein physikalische Aufschließung
statt.
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.In einer Vorrichtung zur ununterbrochenen Defibration von Faseinstoffen
mittels hochgespannten Dampfes, bei der der vorzeakleinerte Stoff durch einen ringförmigen
Düsenraum regelbarer Weite ununterbrochen in ein Ausdehnungsgefäß. eingeschleust
wird, ist ercfindungsgemäB der ringförmige Düsenraum derart ausgebildet, daß er
einen divergierenden Stoffstrom erzeugt. Zur Feinregelung der Spaltweite des Düsenraumes
ist ein ,strömungstechnisch profiliertes, vorzugsweise tropfenförmiges Ventil vorgesehen,
das sich von außen in üblicher Weise einstellen läßt und im Innern .des Ausdehnungsgefäßes
mittels eines vorzugsweise ebenfalls tropfenförmig geformten Lagers zentrisch geführt
ist.
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Der Defib@rator besteht irr wesentlichen aus einem Rohrkrümmer mit
offenem Auslaß, der als Ausdehnungsgefäß und gleichzeitig zur BefiörUerung der Holzfasern
dient, wie auch zum freien Auslaß des entspannten Dampfes. Der Einlaßstutzen zu
diesem Krümmer ist verengt. Er enthält den obererwähnten ringförmigen Düsenraum,
der innen von einem ringförmigen Sitz begrenzt ist, mit welchem das strömungstechnisch
profilierte Ventil zusammenwirkt.
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Dies Ventil wird mittels einer Spindel, .die etwa längs -der Mittelachse
eines der Krümmerarme ,geführt ist, gegenüber seinem Sitz verschoben. Die Spindel
wird mittels eines außen angebrachten Handrades betätigt, wodurch die Weite des
Ringspaltes zwischen Sitz und Ventil fein regelbar ist. Das Ventil ist, wie erwähnt,
strömungsgünstig .geformt; es hat vorzugsweise die Form eines Tropfens, der mit
seiner Spitze dem Materialstrom entgegengerichtet ist.
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In der Zeichnung ist eine Bauart des Defibrators dargestellt, die
zur Durchführung des erfindungsgemäßen. Gedankens besonders geeigrief ist.
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Fig. n ist ein. Längsschnitt durch einen neuen Defibiator mit Einzelteilen
in Ansicht; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Defibrator; Fig. 3 ist eine Ansicht
.mit Einzelteilen im Schnitt auf ein zweckmäßiges Führungslager für die Vmntilspindel.
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Im einzelnen. ist in der Abbildmig der Krümmer i zu erkennen, .der
.mittels des Flunsches 2- an die Defibrator-Mühle und mittels - des Flansches 3
an
den üblichen Auslaufkanal für Dampf und Holzfasern angeschlossen
ist. Der Eintrittsteil des Krümmers ist zu einem Kanal q. verengt, der vorzugsweise
mit einer Hartmetallhülse ausgekleidet ist. Diese Hülse 5 endet in einem Sitz 6
für das strömum.gstechnisch ausgebildete Ventil 7. Dieses ist mit Hilfe des Befestigungsmittels
8 an der Spindel 9 befestigt. Diese Spindel 9 führt in an sich bekannter Weise vermittels
einer Dichtung io zu einer Brille i i. Sie trägt am Außenende ein bekanntes Stellrad
12, . das zur Feinpegelung der Spaltweite des ringförmigen Düsenraumes i 9 dient,
der erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß er einen divergierenden Stoffstrom
erzeugt. Im Ausführungsbeispiel ist die Spindel g im Ausdehnungsraum 13 durch ein
Lager 14 geführt, das ebenfalls strömungsgünstige Form h4t und mittels Streben 15,
die auch strömungsgünstig geformt sind, zwischen den Flanschen 16 und 17 vermittels
des Flansches 18 gehalten ist.
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!Wird das tropfen£örmige Ventil ? mittels des Handrades
12 gegenüber seinem Sitz 6 und dem Kanal 5 verstellt, z. B. durch Bewegung
nach links in der Abbildung, so entsteht ein ringförmiger Düsenspalt, dessen Weite
oder Enge nach Belieben einstellbar ist. Tritt nun von der Desintegratorschleuder
kommend die vorzerkleinerte Holzmasse vermischt mit Dampf von etwa 15 atü durch
den Kanal q. in den Defibrator ein, so muiß das Gut den Ringspalt bzw. die Ringdüse
durchtreten, ehe es in den Teil 13 des Krümmers gelangt, der als Ausdehnungsgefäß
dient. Die Strömungsverhältnisse in der Ringdüse sorgen von selbst dafür, daß sich
ununterbrochexi das nachströmende Gut mit gleichem Widerstand auf die Ringfläche
verteilt. Die Enge des Ringspaltes von zweckmäßig wenig Zehntelmillimetern in Verbindung
mit der Zeit, die jedes einzelne Gutteilchen braucht, um den Kanal 4 und anschließend
den Spalt zwischen dem Sitz 6 und dem Ventil 7 zu- durchströmen, haben einen ungemein
tiefgehenden Einfuß des Dampfdruckes auf das Zellgefüge des Holzes zur Folge. Unmittelbar
daran schließt sich eine sehr starke Expansion. Auf diese folgt wiederum in .ununterbrochenem
Arbeitsgang der Austrag des zerkleinerten Gutes aus dem offenen Krümmerende am Flansch
3 in den üblichen Austrags- und Abdampfkanal für das Gut zu dessen Weiterverarbeitung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt ein sehr einfaches und überraschend
wirksames Freilegen der natürlichen Holzfasern im ununterbrochenen Arbeitsgang.
Die Holzfasern enthalten kaum noch aneinanderhaftende Teile und werden während des
Durchlaufenes durch den Defibrator in keiner Weise mechanisch zerkleinert, also
nicht geknickt oder gebrochen. Das Erzeugnis, das mit -der beschriebenen Vorrichtung
gewonnen wird, könnte man als >haarartig« bezeichnen und in Bahnform als verwedhselbar
mit Haarfilz.