DE1802161B2 - Vorrichtung zum Herstellen von Matten, Vliesen od.dgl. aus faserförmigen Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hersteilen von Matten, Vliesen od. dgl. aus faserförmigen Teilchen, bei welcher die in eine Einrichtung zum Dispergieren der Teilchen in einem Luftstrom eingegebenen Teilchen pneumatisch im Kreislauf bewegt und durch einen an diese angeschlossenen Ausblaskanal auf eine Saugfläche zu einer Matte abgelegt werden.

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen Fasern unter Ausnutzung von Fliehkräften klassiert und/oder von einander getrennt «verden können. Ferner wurden zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen, die Fasern aus einem Luftstrom abtrennen und auf einer Unterlage anordnen, und kombinierte Vorrichtungen, mittels deren die Fasern abge- «chieden und auf einer Unterlage abgelegt werden können. Diese bekannten Vorrichtungen haben sich jeduch insbesondere bei kurzen Fasern nicht bewährt.

Die eingangs genannte bekannte Vorrichtung weist eine horizontal angeordnete zylindrische Kammer auf, in die von oben her durch einen Schacht die Fasern aufgegeben werden und in der sie durch tangential einmündende, aber winklig zueinander stehende Düsen in eine spiralförmige, walzenähnliche Strömung gebracht werden, um in der Luft gut dispergiert zu werden. Die Innenwandung der Kammer ist etwa von der der Schachtmündung gegenüberliegenden Wandung aus spiralförmig etwas eingezogen. Auf der der Schachtmündung gegenüberliegenden Seite ist in der Wandung ein Sieb vorgesehen, durch das die feinen Fasern auf eine unterhalb der Kammer vorgesehene Saugfläche einer über eine Saugöffnung wandernden Siebbahn abgelegt werden. Das Sieb in der Wirbelkammerwandung dient der Zurückhaltung von Faserbüscheln und dergleichen nicht ausreichend dispergierten Fasern. Diese Vorrichtung arbeitet ebenfalls nicht zufriedenstellend.

ίο da es praktisch nicht möglich ist, stabile Strömungsverhältnisse aufrechtzuerhalten, mit der Folge, daß ein gleichmäßiges Vlies nicht auf der Saugfläche abgelegt werden kann. Die Faserbündel werden auf Grund der Kreisbewegung in der Kammer wegen der mit dem

Sieb abgedeckten Auslaßöffnung in der Außenwand gegen diese gedrängt und sammeln sich insbesondere vor der Siebfläche an, weil durch diese die Luft abströmt. Diese Ablagerung erfolgt nicht gleichmäßig und trägt daher zur Ungleichmäßigkeit der abgelegten fei-

ao nen Fasern bei. Außerdem ist ein teilweises Verstopfen des Siebs nicht ganz vermeidbar. Dane; iassen sich n>;! dieser Vorrichtung nur Holzmehl oder mechanisch zerkleinerte Chemiefasern auf Holzbasis einigermaßt·.ι verarbeiten, da sie sehr kurze Fasern haben, da längere

3$ Fasern sich sehr leicht stabil auf dem Auslaßsieb festsetzen und damit zu Betriebsunterbrechungen führen

Zum Dispergieren und Ablegen von Fasern auf dur Saugfläche eines Wandersiebs eignet sich auch eine bekannte Vorrichtung zum Zerlegen von in Luft suspen dienern Staub in eine Grobgut- und eine Feingutfnik tion nicht (DT-PS 974 442). Diese besteht aus einem Fliehkraft-Windsichter mit einer im wesentlichen waagerechten, zylindrischen Trennkammer mit wenigstens einer stirnseitigen Austrittsöffnung für das Strömungsmittel Luft und einem in der Umfangsfläche ar geordneten Sichtgut-Ausleitungskanal, wobei der Trennkammer ein tangential in sie einmündender Krümmer vorgeschaltet ist, in welchem die Drehrichtung der durch ihn fließenden Suspension der Drehrich-

tung der in der Trennkammer kreisenden Suspension entgegengesetzt ist und der die Suspension in zwei Schichten aufteilt, von welchen die eine nahezu sämtliche Staubteilchen, die andere nur wenig Staub enthält, und wobei die Umfangsfläche der Trennkammer deren Gutaustrittsöffnung koaxial zur zylindrischen Trennkammer angeordnet ist, eine dreieckförmige Erweiterung aufweist. Diesem Fliehkraft-Windsichter muß das Gut bereits in dem Strömungsmedium Luft dispergiert zugegeben werden. Der der zylindrischen Trennkam-

5c mer vorgeschaltete Krümmer ist nicht als Dispergiervorrichtung verwendbar, da er zwar der Einspeisung eines größenmäßig geschichteten Gut-Luft-Gemiscnes. aber nicht der Dispergierung und dem Abziehen der ausreichend dispergierten Teilchen an einer geeigneten Stelle dient. Das dem bekannten Sichter zugrunde liegende Sichtprinzip ist das der Spiralwindsichtung mit mittiger Senkenströmung, durch die das Feingut abtransportiert wird. Mit diesem Sichter fassen sich zwar grobe von feinen Teilchen trennen, aber nicht die groben Teilchen dispergieren und die feinen Teilchen zu einem gleichmäßigen Vlies auf ein Wandersieb ablegen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ;zu schaffen, mit welcher es in einwandfreier Weise möglich ist. Fasern

β5 auf eine Saugfläche zu einer Matte oder einem Vlies abzulegen, ohne daß häufige Betriebsunterbrechungen zu befürchten sind und instabile Strömungsverhältnisse herrschen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemä'ß vorgesehen, daß die Dispergiereinrichtung als geschlossener nierenförmiger Strömungskanal ausgebildet ist, bei dem der schwach nach außen gekrümmte, obere Abschnitt als Dispergierabschnitt ausgebildet ist, an den sich ein stark nach außen gekrümmter LJmorientierungsabschnitt mit Änderung der Kanalrichtung um etwa 180° anschließt, worauf ein nach innen, jedoch weniger stark gekrümmter Klassierungsabschnitt folgt, der durch einen stark nach außen gekrümmten Rückführabschnitt für das noch nicht fein genug aufgelöste Fasergut an den Dispergierabschnitt angeschlossen ist, wobei die pneumatische Fasereinspeiseeinrichtung in den Dispergierabschnitt mündet und der Ausblaskanal für das fein aufgelöste Material an der Außenwand des Klassierungsabschnitts in dessen Endabschnitt nach unten weisend angeschlossen ist. Die Strömungskanalabschnitte sind nach außen gekrümmt, wenn bei normaler Betrachtung auf die äußere Oberfläche der mittlere Abschnitt dem Betrachter näher ist als die beiden äußeren. Die neue Ausbildung der Vorrichtung hat zur Folge, daß die groben Teilchen nicht gegen die Einlaßöffnung des Ausblaskanals gedrängt werden und am Verlassen der Vorrichtung nur durch ein Sieb oder eine ähnliche /u Verstopfungen neigende Einrichtung gehindert werden müssen, und daß die feinen teilchen ungehindert den nierenförmigen Strömungskanal verlassen, weshaib sie zu einer gleichmäßigen Matte abgelegt werden können. Die Aufrechterhaltung stabiler S'römungsverhältnisse bereitet keine Schwierigkeiten, weil in den kritischen Bereichen die weiter zu dispergierenden groben Faserbündel von den auszulassenden feinen Fasern gelrennt strömen. Die Umorientierung ermöglicht schließlich eine Trennung vor dem Ausblasbereich.

Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Bereich des Übergangs des nach außen gekrümmten Umorientierungsabschnitts in den nach innen gekrümmten Klassierungsabschnitt ein Einlaß für zusätzliche Förderluft vorgesehen, die als Dispergierungs- und Transpoi tmittel für das Aufgabegut dient. Vor dem Einlaß wird so eine gute Dispergierung der Faserbüschel u.dgl. erzielt. Der Neigungswinkel der Einlaßdüse, durch die Zusatzluft eingelassen wird, der Luftdruck vor den Düsen und das Lufivolumen können derart gewählt werden, daß die gewünschten Geschwindigkeiten und Turbulenzen zum Dispergieren und Umwälzen der Fasern im Strömungskanal erzielt werden. Der Strömungskanal weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf, weil gleiche Fasermengen je Breiteneinheit der Saugfläche, auf die sie abgelegt werden, am betten erzielbar sind.

Die Erfindung ist an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, in der zeigt

F i g. 1 den nierenförmigen Strömungskanal im Querschnitt und

F i g. 2 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung weist einen nierenförmigen Strömungskanal 12 auf, der durch eine Außenwand 14, eine Innenwand 16 und zwei Stirnwände 18 begrenzt ist und rechteckigen Querschnitt hat. Die Stirnwände 18 verlaufen daher parallel zueinander. Der nierenförmige Strömungskanal 12 weist in Strömungsrichtung gesehen hinter der Mündung eine Einspeisevorrichtung 28 für die Teilchen, einen schwach konvex gekrümmten Dispergierabschnitt 20, einen stärker konvex gekrümmten Umorientierungsabschnitt 24 und einen an diesen anschließenden konkav gekrümmten Klassierungsabschnitt 22 auf. Der Klassierungsabschnitt 22 ist mit dem Dispergierabschnitt 20 durch einen stärker konvex gekrümmten Abschnitt 26 verbunden. Sowohl der Umorientierungsabschnitt 24 als auch dieser Rückleitungsabschnitt 26 erstrecken sich bei der dargestellten Vorrichtung über einen Winkel von mehr als etwa 180°. Wie im Folgenden näher erläutert, wird die Wirkungsweise der Vorrichtung durch die Größe und die Form des konvex gekrümmten Umorientierungsabschnitts 24 beeinflußt. Der Strömungsweg im Strömungskanal 12 ähnelt einer Ellipse, bei der eine Seite so in Richtung auf den Mittelpunkt nach innen verlagen ist, daß sich ein konkav gekrümmter äußerer Abschnitt ergibt, wie er in F i g. 1 in Form des Klassierungsabschnitts 22 dargestellt ist

Die Mündung der Einspeisevorrichtung 28 für die zu dispergierenden und abzulegenden Faserteilchen ist

äc vorzugsweise am Beginn des Dispergierungsabschnitts 20 nahe dem stark konvex gekrümmten Rücklcitungsabschnitt 26 angeordnet. Frie Düse 27 zum Einleiten eines zusätzlichen Strömungsmittel ist in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar vor der Mündung der

a5 Einspeisevorrichtung 28 vorgesehen, um es mit hoher Geschwindigkeit in den Strömungskanal einzuleiten. Die Einlaßrichtung der Düse ist mit Bezug auf den Strömungskanal einstellbar.

Die Außenwand 24 hat nahe dem Ende des konkaven Klassierungsabschnitts 22 und vor dem stark konvex gekrümmten Rückführungsabschnitt 26, d. h. an einem Punkt vor dem Scheitel des Klassierungsabschnitts 22 (bezogen auf die Bewegungsrichtung der Teilchen) die Mündung für einen sich daran anschließenden Ausblaskanal 30 für den Abzug der ausreichend dispergierten Fasern.

Der Dispergierabschnitt 20, der Umorientierungsabschnitt 24, der Klassierabschnitt 22 und der Ausblaskanal 30 bilden die Hauptteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Beziehung zwischen dem Klassierungsabschnitt 22 und dem Ausblaskanal 30 ist für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung von entscheidender Bedeutung.

Man kann vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, eine zweite Düse 32 zum Zuführen von mit hoher Geschwindigkeit strömender Zusatzluft am Ende des Umorientierungsabschnitts 24 so anordnen, daß der Fluidstrom auf den Anfangsteil des konkaven Klassierungsabschnitts 22 gerichtet ist. Die Düse 32 bewirkt

eine Beschleunigung der Bewegung und eine Änderung der Bewegungsrichtung der strömenden Teilchen und eine weitere Dispergierung, so daß das Gut weiter in kleinere Teilchen oder Fasern aufgeteilt wird und das Gut eine soiche Lage einnimmt, daß die richtige Klassierung im konkaven Klassierungsabschnitt 22 erleichtert wird. Die zweite Düse 32 ist vorzugsweise in der gleichen Weise verstellbar wie die schon erwähnte Einlaßdüse 27.

Das aus dem Auslaßkanal 30 abgezogene Gut wird

ίο auf die Saugfläche 36 eines Wandersiebs 34 im Bereich eines Saugkastens 38 auf der Unterseite des oberen Trums des Wandersiebs 34 abgelegt. Ein Teil der Trägerluft wird durch das Sieb 34 hindurch in den Saugkasten 38 gesaugt, um eine gleichmäßige Ablage der Fasern ?.u einem Vlies und deren Fixierung sicherzustellen.

Gemäß F i g. 2 kann die rechtwinklig zur Längsachse der Vorrichtung gemessene Breite des Strömungska-

nals 12 über dessen ganze Länge konstant und gleich der Breite der auf dem Wandersieb 34 erzeugten Vlies sein, weshalb dies bei der bevorzugten Ausfiihrungsform vorgesehen ist. Wenn der Strömungskanal 12 eine Breite hat, die der Breite des erzeugten Vlieses gleicht. ist es möglich, eine gleichmäßigere Verteilung des Guts in der Querrichtung zu erzielen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ausblaskanal 30 im wesentlichen ebene Stirnwände auf, bei denen es sich lediglich um Verlängerungen der Stirnwände 18 des Strömungskanals 12 handelt, während die vordere und die hintere Wand in der Bewegungsrichtung des Wandersiebs etwas divergieren. Gegebenenfalls können auch die Stirnwände in seitlicher Richtung etwas auseinanderstreben.

Wie schon erwähnt, ist die Breite des Strömungskanals 12 irn wesentlichen konstant und gleich der Breite des zu erzeugenden Vlieses, doch kann die Höhe des Strömungskanals variiert werden, um die Querschnitlsfläche des Kanals und d«e Strömungsgeschwindigkeit ao des im Kreislauf bewegten Strömungsmittel-Gut-Gemisches zu ändern.

Beim Betrieb wird das Gut. z. B. Holzstoff, der Vorrichtung über die Einspeiseeinrichtung 28 zugeführt, während gleichzeitig mit hoher Geschwindigkeit Strö- »5 mungsmiltel (Luft) über die Düse 27 und gegebenenfalls auch über die zweite Düse 32 eingeleitet wird, wobei ein Teil des von der Luft mitgeführten Holzstoffs über den Ausblaskanal 30 wieder abgezogen wird. Die strömende Luft bewirkt an der Auslaßmündung der Einspeiseeinrichtung 28 einen geringen Unterdruck, so daß das Gut in den Strörnungskanal 12 hineingesaugt wird. Beim Eintritt des Holizstoffes in den Kanal wird er von dem Luftstrom mitgerissen, so daß er durch den Dispergierungsabschnitt 20 strömt, wo Faserbündel zerlegt und die Fasern durch die Turbulenz des Luftstroms dispergicrt werden. Danach bewegt sich der Holzstoff durch den gekrümmten Umorientierungs- oder Lagebestimmungsabschnitt 24. der so ausgebildet ist, daß der Holzstoff veranlaßt wird, sich an die Außenwand anzulegen, wo er verbleibt bis er in den Klassierungsabschnitt 22 der konkaven Außenfläche eintritt. Während der Holzstoff den Klassierungsabschnitt 22 passiert, ist er bestimmten Kräften ausgesetzt, nämlich Fliehkräften und Scherkräften, die durch die Strömung im Klassierungsabschnitt erzeugt werden und bewirken, daß bestimmte Teilchen, z. B. Faserbündel oder Faserklumpen, die nicht in einem hinreichenden Ausmaß in einzelne Fasern zerlegt worden sind, die Innenwand 16 schneller erreichen als die hinreichend dispergieren feineren Teilchen. Der Ausblaskanal 30 ist gegenüber dem konkaven Klassierungsabschnitt 22 so angeordnet, daß der kreislaufgeführte Gemischstrom in zwei Fraktionen unterteilt wird, und zwar in eine abzugebende feinere Fraktion und eine zurückzuhaltende gröbere Fraktion. Die abzugebende feinere Fraktion enthält nur den ausreichend dispergierten Holzstoff, während die zurückgehaltene Fraktion unzureichend dispergierten Holzstoff enthält, der noch nicht abgeführt werden kann. Bei dieser Fraktion handelt es sich um Faserbündel. Klumpen od. dgl. Die abzugebende feine Fraktion verläßt den Strömungska-TaI 12 über den Ausblaskanal in einer in Querrichtung gleichmäßigen Faserdispersion. Die zurückzuhaltende gröbere Fraktion strömt dagegen durch den in entgegengesetzter Richtung gekrümmten Vcrbinclungsal: schnitt 26 und wird weiterhin der turbulenten Slrö miing ausgesetzt, so daß die Faserbündel weiter aufgc löst werden. Diese zirkulierende Kreislaufbcwegunj setzt sich fort, bis die Faserbündel so weit aufgelös worden sind, daß sie ebenfalls abgeführt werden kön ncn.

Man kann die Beziehung zwischen der zurückgeruil tenen gröberen Fraktion und der abgegebenen feinerer Fraktion, d. h. das Mengenverhältnis, die Zusammcnset zung usw. in einem gewissen Ausmaß verändern, went man den Ausblaskanal 30 an einem Punkt des konka ven Klassierungsabschnitts 22 anordnet, an dem die Klassierungszone eine bestimmte Krümmung aufweist sowie dadurch daß man die Geschwindigkeit entsprechend einstellt, n.it der das Gut den Klassierungsabschnitt durchströmt.

Bei Verwendung der zusätzlichen Düse 32 dient diese in erster Linie dazu, die Gutbewegung zu beschleunigen, um zu gewährleisten, daß es mit der günstigsten Geschwindigkeit in den Klassierungsabschnitt 22 eintritt, um dazu beizutragen, daß sich das Gut an die Außenwand 14 anlegt.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Guts und die auf die Teilchen wirkenden Kräfte werden durch die je Zeiteinheit zugeführte Luftmenge, die Abmessungen des Strömungskanals 12, dessen Form sowie die Dichte, Forn und Größe der Gutteilchen bestimmt. Daher ist im angegebenen Sinne die Formgebung der Einrichtung ebenso wie die Strömungsgeschwindigkeiten an den Düsen und der seitlich zugeführte Luftstrom dem zu verarbeitenden Gut und der erstrebten Wirkung anzupassen. Wenn die Fasern so abgelegt werden sollen, daß sie eine Bahn oder ein Vlies bilden, ist die Zufuhr einer ausreichenden Luftmenge wichtig, so daß der Ausblaskanal 30 von einer solchen Luftmenge durchströmt wird, daß die Fasern die Vorrichtung vereinzelt und nicht in Berührung mit anderen Fasern verlassen.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich in erster Linie auf die Verarbeitung von Holzstoff-Fasern. F i g. 1 zeigt maßstäblich eine erste praktische Ausführungsform, bei der festgestellt wurde, daß sie besonders zur Verarbeitung von Holzfasern geeignet ist. Die jeweiligen Abmessungen des Strömungskanals 12, die Krümmung des Orientierungsabschnitts 24, des Klassierungsabschnitts 22 und des Auslaßkanals 30 können sämtlich abgeändert werden, um bei anderem Gut optimale Ergebnisse zu erzielen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch andere Stoffe als im eigentlichen Sinne Fasern verarbeitet werden, z. B. faserähnliche Stoffe (Fibrids), pulverförmige Stoffe oder Gemische aus verschiedenen Stoffen, z. B. ein Gemisch aus einem pulverisierten Klebstoff und Fasern, aus dem ein mit dem Klebstoff gebundenes Flachmaterial hergestellt werden soll, oder sogar anders geformte Teilchen, wie Schuppen od. dgl.

Ferner wurde Luft als Strömungsmedium erwähnt, doch lassen sich auch andere Fluide verwenden, vorausgesetzt, daß die erforderliche Orientierung oder Lagebestimmung und Klassierung der Gutteilchen ermöglicht wird. Das Strömungsmittel kann nicht nur dem Dispergieren und Auflösen des Guts und dessen Transport dienen, sondern auch die Aufgabe erfüllen die Fasern od. dgl. zu trocken oder auf andere Weise zu behandeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Palentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Matten, Vliesen od. dgl. aus faserförmigen Teilchen, bei welcher die in eine Einrichtung zum Dispergieren der Teilchen in einem Luftstrom eingegebenen Teilchen pneumatisch im Kreislauf bewegt und durch einen an diese angeschlossenen Ausblaskanal auf eine Saugfläche zu einer Matte abgelegt werden, d a durch gekennzeichnet, daß die Dispergiereinrichtung als geschlossener nierenförmiger -Strömungskanal (12) ausgebildet ist, bei dem der schwach nach außen gekrümmte, obere Abschnitt als Dispergierabschnitt (20) ausgebildet ist, an den sich ein stark nach außen gekrümmter Umorientierungsabschnitt (24) mit Änderung der Kanalrichtung um etwa 180° anschließt, worauf ein nach innen, jedoch weniger stark gekrümmter Klassierungsabschnitt (22) folgt, der durch einen stark nach außen gekrümmten Rückführabschnitt (26) fur das noch nich' fein genug aufgelöste Fasergut an den Dispergitrabschnitt (20) angeschlossen ist. wobei die pneumatische Fasereinspeiseeinrichtung (27, 2S) in den Dispergierabschnitt (20) mündet und der Ausblaskanal (30) für das fein aufgelöste Maieria! an die Außenwand des Klassierungsabschnitts (22) in dessen Endabschnitt nach unten weisend angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übergangs des nach außen gekrürrynten Umorientierungsabschnitts (24) in den nach innen gekrümmten Klassierungsab schnitt (22) eine Düse (32) f'<r zusätzliche Förderluft vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Ansp-.uch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (12) rechteckigen Querschnitt aufweist.