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Vorrichtung zum kontinuierlichen Imprägnieren von faserhaltigen Stoffen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Imprägnieren
von faserhaltigen Stoffen, beispielsweise Hackschnitzeln aus Holz, Stroh, Papier
od. dgl.
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Bei der Herstellung von Zellstoff oder Halbstoffen für die Papier-
und Kartonindustrie aus den genannten Rohstoffen hängt die Zeit, innerhalb der ein
Aufschluß durchgeführt werden kann, sowie auch die Vollständigkeit des Aufschlusses
selbst wesentlich von der Güte und der Vollständigkeit der Imprägnierung der Rohstoffe
mit der Aufschlußflüssigkeit ab. Dementsprechend sind bereits zahlreiche Verfahren
zur Durchführung dieses wichtigen Arbeitsganges bekanntgeworden.
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Eines der vorteilhaftesten Verfahren besteht darin, daß die Hackschnitzel
zunächst mit Wasserdampf behandelt werden, wobei ein Austausch der in ihrem Innern
vorhandenen Luft durch Wasserdampf eintritt, der so weit geht, daß die Luft praktisch
vollständig durch Dampf ersetzt wird. Ist dieser Zustand erreicht, was in der Regel
5 bis 10 Minuten dauert, so werden die gedämpften, zerkleinerten Rohstoffe in vorzugsweise
kalte Imprägnierflüssigkeit eingetaucht, wodurch der im Rohstoff vorhandene Dampf
kondensiert und hierbei die Imprägnierflüssigkeit in das Innere des Stoffes einsaugt.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist aus der deutschen Auslegeschrift
1048 773 eine Vorrichtung bekannt, die aus einer turmförmigen Behandlungskammer
mit rundem Querschnitt besteht, die sich nach unten konisch erweitert. Der Stoff
wird dieser Kammer von oben mittels eines Drehventils zugeführt, und er wird aus
dem unteren Teil der Kammer mit Hilfe einer im Winkel von etwa 45° aufsteigenden
Förderschnecke ausgetragen. Etwa auf halber Höhe der Kammer sind Einlaßöffnungen
für den Behandlungsdampf vorhanden. Die untere Hälfte der Kammer ist mit Imprägnierflüssigkeit
gefüllt, in die der Stoff eintritt, nachdem er die obere, der Dämpfung dienende
Hälfte der Kammer passiert hat. Das Austragsrohr mündet in ein zweites, als Kocher
dienendes turmförmiges Gefäß. Durch eine Ausgleichsleitung, die den Dämpfungsraum
mit dem oberen Ende des Austragrohres verbindet, wird dafür gesorgt, daß im Dämpfungsraum
und im Kocher der gleiche Druck herrscht.
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Bei der Durchführung derartiger, nach dem Kondensationsprinzip arbeitenden
Imprägnierverfahren muß dafür gesorgt werden, daß der Temperaturunterschied zwischen
den gedämpften Rohstoffschnitzeln und der Imprägnierflüssigkeit möglichst groß ist.
Der Unterschied muß wenigstens so groß sein, daß der Dampf im Innern der Rohstoffe
möglichst vollständig kondensieren kann. Dies hat auf der anderen Seite den Nachteil,
daß der imprägnierte Rohstoff mit verhältnismäßig niedriger Temperatur aus der Imprägniervorrichtung
ausgetragen wird. Er muß nun im Kocher durch Einleiten von Dampf erneut aufgeheizt
werden, was aber den Nachteil mit sich bringt, .daß hierdurch weitere Dampfmengen
am Rohstoff kondensieren, die die Konzentration der Aufschlußchemikalien im Kocher
erniedrigen.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Imprägnieren von faserhaltigen Stoffen nach dem Kondensationsverfahren vorzuschlagen,
bei dem der Stoff das Imprägniergefäß mit möglichst hoher Temperatur verläßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst,
bei der die Behandlungskammer in ihrem oberen Abschluß eine exzentrisch angeordnete
Einlaßöffnung und darunter einen Stoffverteiler aufweist und daß zentrisch in ihr
ein Förderrohr mit darin drehbar gelagerter Förderschnecke angeordnet ist.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der imprägnierte Stoff senkrecht
von unten nach oben durch den gesamten Behandlungsraum transportiert und hierbei
im Innern des Dämpfraumes erneut aufgewärmt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß
der Boden der Behandlungskammer mit einem Neigungswinkel von 30 bis 60°, vorzugsweise
45°, konisch nach unten verjüngt ist. Hierbei kann am Boden der Behandlungskammer
noch ein Krählwerk angeordnet sein, welches vorteilhafterweise mit umgekehrter Drehrichtung
umläuft als die im Förderrohr vorhandene Schnecke. Durch diese und weitere später
noch aufgeführte Merkmale wird sichergestellt, daß der fertig imprägnierte Stoff,
der
sich im unteren Bereich des Behandlungsraumes ansammelt, sicher
von der Schnecke erfaßt und nach oben gefördert wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar A b b. 1 einen schematischen Längsschnitt
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, A b b. 2 einen schematischen Längsschnitt
der gegenüber dem in A b b. 1 gezeigten um 90° um die Längsachse verdreht ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht, wie dies an sich bekannt
ist, aus einer turmförmigen Behandlungskammer 1 mit rundem Querschnitt, die sich
vorzugsweise nach unten konisch erweitert. Etwa auf halber Höhe sind Dampfeinlässe
2 angeordnet, durch die der Behandlungsdampf in das Innere der Vorrichtung eintritt.
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Die Behandlungskammer 1 ist oben mit einem Abschluß 3 versehen, in
dem sich eine exzentrisch angeordnete Einlaßöffnung 4 befindet. Diese Einlaßöffnung
4 ist mit einer an sich bekannten Zuführeinrichtung 5 verbunden, in der sich eine
durch einen Motor 6 angetriebene Förderschnecke 7 befindet, die den bei 8 zugeführten
Rohstoff 9 in das Innere der Behandlungskammer 1 befördert.
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Zentrisch in der Behandlungskammer ist ein Förderrohr 10 angeordnet,
welches durch den oberen Abschluß 3 hindurchreicht und fast bis auf den Boden der
Behandlungskammer geführt ist. Im Innern dieses Förderrohres befindet sich eine
Förderschnecke 12, die von einem Motor 13 in Umdrehung versetzt wird.
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Die exzentrische Anordnung der Einlaßöffnung 4 und das Förderrohr
10 machen es erforderlich, unter der Einlaßöffnung einen Stoffverteiler 14 anzuordnen,
der den bei 4 eintretenden Rohstoff gleichmäßig in der Behandlungskammer 1 verteilt.
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Bevor auf weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingegangen
wird, soll die Betriebsweise der Vorrichtung erläutert werden.
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Wie bereits gesagt, tritt der zu behandelnde Rohstoff 9, durch die
Förderschnecke 7 bewegt, bei 4 in die Behandlungskammer 1 ein. Der Stoffverteiler
14 verteilt den Rohstoff gleichmäßig in der Behandlungskammer und führt ihn auch
um das zentrisch angeordnete Förderrohr 10 herum. Die Kammer ist mit Imprägnierflüssigkeit
15 gefüllt, die mittels einer Pumpe 16 über eine Leitung 17 der Kammer zugeführt
wird. Ein Niveauregler 18 sorgt dafür, daß der Spiegel 19 der Imprägnierflüssigkeit
stets die gleiche Höhe in der Kammer 1 einnimmt. Die Spiegelhöhe muß so sein, daß
sie kurz unterhalb der Dampfeintrittsöffnungen 2 liegt. Der bei 4 eingeführte Stoff
sammelt sich nun in der Behandlungskammer 1 an und erfüllt schließlich den Raum
20, in welchem er durch den bei 2 eintretenden Wasserdampf gedämpft wird. Die Temperatur
im Raum 20 entspricht zumindest in seinem unteren Teil der Temperatur des bei 2
eingeleiteten Wasserdampfes. Der Stoff bewegt sich langsam von oben nach unten durch
die Behandlungskammer und wird schließlich in die Imprägnierflüssigkeit 15 eingetaucht.
Im Augenblick des Eintauchens tritt die bereits obenerwähnte Kondensation ein, und
die Imprägnierflüssigkeit wird in das Innere des zerkleinerten Rohstoffes eingesaugt.
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Am Boden 11 der Behandlungskammer 1 ist ein Krählwerk 21 angeordnet,
welches durch den Motor 22 angetrieben wird. Dieses Krählwerk verhindert das Festsetzen
des Stoffes auf dem Boden 11 und führt den Stoff der Förderschnecke 12 zu, welche
im Förderrohr 10 angeordnet ist. Die Förderschnecke erfaßt den Stoff und führt ihn
im Gegenstrom nach oben und schließlich aus der Behandlungskammer 1 heraus. Auf
dem Weg durch das Förderrohr 10 wird der in der Imprägnierflüssigkeit 15 abgekühlte
Stoff erneut aufgeheizt und verläßt dann durch das Auslaßrohr 23 im heißen Zustand
die Vorrichtung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
Boden 11 der Behandlungskammer 1 mit einem Neigungswinkel von 30 bis 60°, vorzugsweise
von 45°, konisch nach unten verjüngt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß der
sich von oben nach unten durch die Behandlungskammer 1 bewegende Stoff auf Grund
seiner Schwerkraft der Förderschnecke 12 zufließt. Die Fließbewegung kann gegebenenfalls
noch durch ein Krählwerk 21 unterstützt werden, was aber nicht in allen Fällen erforderlich
ist. Wird die Behandlungskammer 1 mit einem weniger stark geneigten oder gar flachen
Boden ausgerüstet, so ist es erforderlich, das Kräblwerk 21 mit entsprechend ausgestalteten
Kratzern zu versehen, die den Stoff zur Förderschnecke hinbewegen. Eine derartige
Ausgestaltung ist aber in der Regel nachteilig, da sie einen erhöhten Energieverbrauch
bedingt und auch konstruktiv aufwendiger ist.
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Für das einwandfreie Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
eine gute und störungsfreie Förderwirkung der Schnecke 12 wichtig. Um die Förderwirkung
zu erhöhen, wird vorgeschlagen, daß die Schnecke 12 und das Krählwerk 21 in zueinander
entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen. Die Drehrichtung der Förderschnecke 12
ist selbstverständlich durch ihre konstruktive Ausbildung festgelegt. Um ein sicheres
Erfassen des Stoffes am unteren Ende 24 des Förderrohres 10 zu erreichen, wird vorgeschlagen,
daß der Abstand 25 des Guteintrittsendes 24 des Förderrohres 10 vom Boden 11 der
Behandlungskammer 1 wenigstens das Doppelte der maximalen Stückgröße des zu fördernden
Gutes beträgt und daß die Schnecke 12 um wenigstens einen Schraubengang nach unten
aus dem Förderrohr 10 herausragt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Schnecke
das Gut leicht erfassen und nach oben befördern kann.
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Um eine gleichmäßige Füllung der Behandlungskammer 1 mit Stoff zu
gewährleisten, ist unterhalb der Einlaßöffnung 4 ein Stoffverteiler 14 angeordnet.
Erfindungsgemäß besteht dieser Stoffverteiler 14 aus einem Steg, der seinerseits
aus zwei Armen 26 und 26' besteht, die von einem Sattel 27 in entgegengesetzten
Richtungen abführen. Einer der beiden Arme ist mit Rechtsdrall und der andere mit
Linksdrall an der Behälterinnenwand 28 herumgeführt, und zwar mit einer Neigung
von 30 bis 60°, vorzugsweise 45°. Der bei 4 in die Behandlungskammer einfallende
Stoff fällt zunächst auf den Sattel 27 und wird von diesem in zwei annähernd
gleiche Portionen aufgeteilt, die über je einen der beiden Arme abrutschen. Da die
Arme an der Behälterinnenwand befestigt sind, rutscht der Stoff annähernd gleichmäßig
am Innenumfang entlang und fällt hierbei in guter Verteilung in die Behandlungskammer
hinein. Zur Unterstützung der Verteilung kann es zweckmäßig sein, die Breite des
Steges entsprechend der abnehmenden Stoffmenge zu den Enden hin kleiner werden zu
lassen. Eine gleichmäßige Verteilung des Stoffes in der Behandlungskammer ist wichtig,
um eine möglichst
gleichmäßige Verweilzeit für alle Stoffteilchen
in der Behandlungskammer zu gewährleisten.
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Um die Wärmeaustauschwirkung des Förderrohres 10 zu erhöhen,
wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Förderrohr im oberen
Drittel mit vorzugsweise abwärts geneigten Wärmeaustauschblechen 29 zu besetzen.
Hierdurch tritt in bekannter Weise eine Vergrößerung der Oberfläche des Rohres 10
ein, wodurch der Wärmefluß durch das Rohr begünstigt wird.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Imprägniervorrichtung bringt noch
den Vorteil mit sich, daß die Eintritts- und Austrittsöffnungen für das zu behandelnde
Gut auf gleicher Höhe und sehr nahe beieinanderliegen. Hierdurch ergibt sich eine
platzsparende Aufstellung der Vorrichtung, die es ermöglicht, die Vorrichtung auch
in bestehende Anlagen einzubauen.