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Vorrichtung zum Herstellen von Matten aus lignocellulosehaltigen Fasern
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Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung, Fig. 3 einen Schnitt durch den Mattenbildungsraum.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig-1 ist ein endloses Siebförderband 10 zwischen den Rollen 11 und 12 vorgesehen, von denen eine mit einer konstanten, aber einstellbaren Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt werden kann. Ein Hauptsteuermittel 13 ist vorgesehen, das sowohl die Geschwindigkeit des Förderbandes 10 als auch die beiden Gebläse 19 und 24 steuern kann, wie durch die gestrichelten Linien 14, 20,27 angedeutet ist. Das Steuerungselement 13 kann aus einer konstanten Spannungsquelle bestehen, verbunden mit geeigneten Motoren. Das Sieb 10 bewegt sich vorzugsweise in einer waagrechten Ebene und durchschneidet das Faserablagerungsgebiet 16 über eine Unterdruckkammer 17, die unter dem oberen Trum des Bandes 10 angeordnet ist.
Die Unterdruckkammer 17 ist durch eine Leitung 18 mit einem Gebläse 19 verbunden, das so ausgebildet ist, dass es mit einer regelbaren konstanten Umlaufzahl arbeitet, wobei die Regelung durch den Regler 13 erfolgt.
Oberhalb des Ablagerungsgebiets ist ein Faserverteiler 22 angeordnet, in welchem Luft durch ein geeignetes Mittel unter Überdruck gehalten wird, z. B. durch die Leitung 23 zur Druckseite des Gebläses 24, dessen Ansaugstutzen 25 in den Trichter 26 mündet. Das Gebläse 24 läuft gleichfalls mit einstellbarer konstanter Geschwindigkeit um, wobei die Einstellbarkeit, wie bereits erwähnt, durch den Regler 13 geregelt wird.
Das Gebläse 19 soll mehr Luft fördern als das Gebläse 24, so dass es alle Fasern und alle Luft vom Verteiler 22 und vom Siebförderband 10 fortzieht und damit die umgebende Luft mit den darin befindlichen Teilchen absaugt. Abweichungen und Verfeinerungen dieser Konstruktion sind möglich. Bevor jedoch solche Verfeinerungen bzw. Abweichungen beschrieben werden, soll noch auf die andern Teile der Vorrichtung eingegangen werden.
Ein kontinuierlicher Faserstrom 30 wird dem Trichter 26 zugeführt, u. zw. in konstanter Menge, wobei diese Menge aber verändert werden kann. Zu diesem Zweck werden die Fasern 30 von einem Förderband 31, das auf den Rollen 32 und 33 umläuft, abgeworfen, während dem Band die Fasern in einem Strom 34 zugeführt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Achse der Rolle 33 fest gelagert, die der Rolle 32 dagegen an den Federn 35 aufgehängt. Die auf das Förderband 31 geförderten Fa-
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wird benutzt, die Menge der Faserzufuhr im Strom 34 durch an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel zu verändern.
Es kann auch mehr als eine Materialart in den Trichter 56 eingeführt werden, um der Matte zugeführt zu werden, beispielsweise kann eine zweite Art von Fasern oder Bindemitteln in fester Form, beispielsweise pulverförmige wärmehärtende Harze, zugesetzt werden, wobei andere Merkmale der Vorrichtung wichtig werden. Die wärmehärtenden Harze werden zweckmässig über das Förderband 40 in konstanter Menge zugeführt, wobei diese Menge in einem bestimmten Verhältnis zu der Fasermenge, die dem Trichter 13 zugeführt wird, stehen muss.
Bei der Faserzufuhr entstehen naturgemäss kleinste Teilchen (Feinfaserbruch), der durch den Saugstrom abgesaugt wird. Die Menge dieses entstehenden Bruches ist abschätzbar und ist oft von grosser Bedeutung, besonders in dem Fall, wenn pulverförmige Zusätze vorhanden sind, z. B. ein Harzbindemittel, wovon dann. ebenfalls Teilchen abgesaugt werden. Die Rückgewinnung dieser Teilchen ist schon aus wirtschaftlichen Gründen erstrebenswert, diese ist aber auch aus andern Gründen von Bedeutung. Wo zwei Materialien, z. B. Fasern und Harz, in festgelegten Mengen zugeführt werden, mischen sie sich in festen Verhältnissen vor der Verfilzung. Wenn dieses Verhältnis durch ein unverhältnismässiges Entweichen von Feinfasern zerstört wird, muss dieses gestörte Verhältnis durch Rückführung der Feinfasern in den Verfilzungsprozess korrigiert werden.
Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten ; beispielsweise ist das Gebläse 19 auf seiner Druckseite durch die Leitung 49 an den Zyklonabscheider 44 angeschlossen, in welchen die feinsten Teilchen abgeschieden werden, während der Luftstrom durch die Leitung 46 in die Atmosphäre geblasen wird. Die in den Leitungen 18/43 mitgeführten kleinsten Teilchen fallen aus dem Zyklon 44 in den Trichter 26 und werden wieder über das Gebläse 24, die Leitung 23 und den Verteiler 22 dem Mattenbildungsraum zugeführt. Aus wirtschaftlichen Gründen kann die Leitung 46 an die Leitung 25 angeschlossen werden, um die Druckluft zum Transport der Fasern auszunutzen.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Matte, während in Fig. 3 der Verteiler im grösseren Massstab dargestellt ist. Bei der Zuführung der Fasern zum Verteilerkopf müssen verschiedene Bedingungen beobachtet werden, um eine gleichmässige Verteilung bzw. Streuung der Fasern aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck sind die Leitung 23 und die Peripherie des Gebläses 24 mit der Bewegungsrichtung des durchlässigen Bandes 10 ausgerichtet, wie die Linie 50 andeutet, die eine Symmetrieebene für die Leitungen und
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für das Ablagerungsgebiet 16 andeutet. Fig. 2 zeigt zunächst eine gebildete Matte M, die das Ablagerungs- gebiet verlässt. Sie hat senkrechte Seitenkanten 51 und 52 infolge ihrer Bildung zwischen zwei parallelen
Seitenwänden 53 und 54.
Die zunächst fertiggestellte Matte M kann ungenügend verfilzt sein und muss dann getrennt von ihrem ursprünglichen waagrechten Träger behandelt werden. Sie wird zu diesem Zweck ein oder mehrere Male zu grösserer Dichte zusammengepresst, von denen eine Stufe durch zwei Rollen 55 und 56 angedeutet ist, die eine gepresste Platte P bilden, die eine gewisse Standfestigkeit besitzt und ihre
Abnahme vom Sieb 10 ermöglicht. Durch das Zusammenpressen wird die Matte breiter, wie die neuen
Kanten 57 und 58 zeigen, wenn nicht Staubleche benutzt werden. Wenn erforderlich, können solche über- stehenden Kanten abgeschnitten werden, so dass nur senkrechte Kanten 58 und 59 und Abfallstücke 60 ge- bildet werden.
Die beschriebene Ausrichtung der Leitung 23 und des Gebläses 24 ist von grosser Bedeutung. Die Zen- trifugalwirkung im Gebläse 24 verstärkt den Luftstrom in der Leitung 23 im Bereich 61 im Gegensatz zum
Bereich 62. Eine Gleichförmigkeit ist offenbar dadurch zu erreichen, dass die Leitung 23 gerade und lang ist. Eine geneigte Leitung 23 ist mit einem Krümmer 64 versehen, der in die senkrechte Leitung 65 aber- geht, die eine Öffnung hat, an welche sich ein hornartiges Gehäuse 66 anschliesst, das senkrecht abwärts führt und symmetrisch zur Linie 50 angeordnet ist (Fig. 2). Die Krümmung 64 hat wieder eine Zentrifu- galkraft zur Folge, welche eine Konzentration von Fasern und der schwereren Teile an den Wänden 67 des
Gehäuses 66 bewirkt.
Das Gehäuse 66 stellt eine Ausdehnungsstufe für die Faserluftsuspension in der Leitung 23 dar. Es dient zur Verminderung der Geschwindigkeit, so dass der Stoss der geförderten Fasern im Gehäuse 66 geschwächt wird und damit die Verfilzung herabgesetzt wird. Es dient auch dazu, den Luftfaserstrom im Verteiler- kopf möglichst gleichmässig zu machen, so dass er in gleichmässiger Form hier ausueten kann. Da der
Ausströmungsbereich gerade und zur Achse 50 parallele Seitenwände haben soll und im wesentlichen
Gleichheit der Querbeschaffenheit zwischen diesen Seiten und jeder längsweise dazwischenliegenden parallelen Linien erforderlich ist, muss der Ausströmungsbereich in seiner waagrechten Ausdehnung rechtwinklig sein. Dementsprechend muss das Gehäuse 66 rechteckigen Querschnitt haben, der sich nach unten verbreitert.
Das wird vorzugsweise durch einen pyramidenförmigen Aufbau erreicht.
Wie dargestellt und bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindu. ig angewandt, erweitert sich das Gehäuse 66 von einem rechtwinkligen Querschnitt an der oberen Öffnung von 0,23 x 0,46 m zu einer unteren Öffnung von 0,61 x 1, 37 m bei einer Länge des Schachtes von 5,2 m. Die Wandungen des Gehäuses 66 sind mit 67,68, 69 und 70 bezeichnet (Fig. 2). Wie bereits erwähnt, liegen Gebläse 24, Leitungen 23, Gehäuse 66 und Verteiler, Förderband und Mattenbildungsraum in einer vertikalen Ebene, wobei diese vertikale Ebene den Mattenbildungsraum und das Förderband symmetrisch teilt.
Die untere Öffnung des Gehäuses 66 kann einen Verteilerkopf haben oder sie kann sich durch eine geeignete Röhre fortsetzen, z. B. einen prismatischen Hohlkörper 71 mit vier senkrechten Seitenwandungen und einer Länge von beispielsweise 1, 5 m. Die untere Öffnung des Gehäuses 66 bzw. der prismatischen Leitung 71 jet durch einen Verteilerkopf, vorzugsweise einen halbzylinderförmigen Kopf 72 abgeschlossen, dessen waagrechte Achse 73 rechtwinklig zu der Symmetrieebene 50 liegt. Die beiden Gehäuseteile 66 und 71 sind teleskopartig ineinandergesteckt, so dass die Höhe des Verteilerkopfes über dem luftdurch- lässigen Förderband 10 einstellbar ist.
Der Verteilerkopf 72 ist auf einer Ausdehnung von etwa 1000 symmetrisch zu der Symmetrieebene 50 mit Löchern 74 versehen, die den Zweckhaben, dass die Fasern möglichst einzeln aus diesen Löchern heraustreten. Handelt es sich um Urfasern aus Holz, so sollen diese Löcher eine Grösse von etwa 7,8 mm im Durchmesser haben und verbreitern sich nach aussen, was den zweck hat, die Gefahr der Verfilzung und der Verstopfung der Löcher zu verringern. Je mehr Löcher, desto grösser die Kapazität des Systems. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Löcher längs geometrischer Linien des Kopfes 72 im Abstand von 13 mm ausgerichtet, in anschliessenden Reihen gestuft, wobei diese Reihen 11, 2 mm Mittelabstand haben. Eine biegsame einstellbare Blende 75 ist so angeordnet, dass sie den wirksamen Bogen der Perforationen verändern kann.
In Fig. 3 deuten die Pfeile 76 im Gehäuse 66 den Lauf der Fasern und die Richtung des Luftstromes an, wobei eine Konzentration von Fasern entlang der Wand 67 stattfindet. Die Fasern '7im Verteilerkopf werden durch geeignete Mittel in Bewegung gehalten, um Faserzusammenballungen zu vermeiden.
Vorzugsweise bestehen diese Mittel aus einem Kurzschlussläufermotor 80, der konzentrisch von dem Verteilerkopf 72 umgeben ist und die Endscheiben 31 und Verteilermittel 82 in bestimmter Anordnung hat, die vorzugsweise aus Borsten 83 od. dgl. bestehen, welche die Aufgabe haben, die Fasern durch die Perforation zu bürsten. Der Rotor 80 läuft mit hoher Geschwindigkeit um u. zw. in einem Drehsinn, der die
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sich mit ihm bewegten Fasern veranlasst, sich mit den schwereren Teilen zu vermischen, die an der
Wand 67 des Gehäuses 66 herabfallen. Wenn die Leitung 23 von rechts kommt, wie in Fig. 3, dreht sich der Rotor 80 zweckmässig entgegengesetzt dem Sinn des Uhrzeigers.
Der durch die Perforation 74 dringende Luftstrom fAhrt Fasern 85 mit sich, deren Weg weitgehend bestimmt wird durch den Unterdruck, der unterhalb. des tragenden Trums des Siebförderbandes 10 herrscht.
Um hier eine Unterdruckkammer zu bilden, sind Seitenplatten 53 und 54 und andere vorgesehen, die diesen Raum abschliessen. Weiterhin ist eine Wand 86 vorgesehen, die sich dicht an den Verteilerkopf an- schliesst, jedoch noch ausserhalb der Perforation in der Unterdruckkammer 17 angeordnet ist. Die untere Kante der Wand 86 kann so hoch über dem Tragband 10 angeordnet sein, dass der Sog entsprechend vermindert wird, um einem Strom von feinsten Teilchen 88 zu gestatten, sich hier niederzuschlagen, die dann die Unterseite der Matte bilden und damit die Struktur dieser Seite der herzustellenden Platte bestimmen. Im wesentlichen beginnt die Mattenbildung an der Wand 86, da links von dieser Wand der starke Sog beginnt. Die Matte beginnt mit einer schiefen Ebene, bis sie ihre volle Stärke erreicht hat.
Die Dichte und Stärke der Ausgangsmatte können in weitem Bereich verändert werden durch Wahl des Materials und der Arbeitsweise. Sollen z. B. Holzfasern mit einem geringen Prozentsatz von Bindemitteln zu Hartfaserplatten mit einer Dichte von etwa 1025 kg/m und einer Stärke von 6, 35 mm geformt werden, muss die Ausgangsmatte eine Dichte in der Grössenordnung von 32 - 96 kg/m3 trockener Fasern haben, was einer Mattenstärke von etwa 200 - 69 mm entspricht.
Diese Resultate können erreicht werden bei einem Druck im Verteilerkopf von 2, 5-25 mm Wassersäule und einem Sog der Unterdruckkammer 17 von etwa 50 - 760 mm Wassersäule, u. zw. unter den im folgenden beschriebenen Voraussetzungen der teilweisen Absperrung der Saugboxen. Die Menge der in den Verteilerkopf geförderten Luft kann im Bereich von 28 - 140 m3 Imin liegen.
Die Bildung der Matte in einer schiefen Ebene bedeutet eine gleichmässige Verteilung der Fasern über der Ablagerungsfläche und einen im wesentlichen gleichförmigen Stoss bei der Ablagerung. Wenn die Saugkammer 17 zum Sieb offen wäre, wurde das grösste Volumen und damit die grösste Faserkonzentration in der Nähe der Wand 86 sein, und die dabei entstehende Matte wurde dem Sog Widerstand leisten und die ungleiche Verteilung aufrechterhalten. Der Sog muss mithin gesteuert und so verteilt werden, dass eine schiefe Ebene zur Bildung der Matte gewährleistet ist.
Das bevorzugte Mittel zur Steuerung des Sogs ist die Abdeckung der Saugkammer 17 mit Platten, die perforiert sind. Mehrere Platten, die quer unter dem Siebförderband 10 verlaufen, bilden den oberen Abschluss der Saugkammer, über welche das Band 10 verläuft. Die Perforationen in diesen Platten bestimmen die Regionen 16 des grössten Niederschlags. Die Gleichmässigkeit des Faserniederschlags erfordert eine Variation der Perforation in Längsrichtung des Siebtransportbandes. Die Durchbohrungen in ihrem wirksamen Bereich nehmen nach der Vorderseite der Maschine zu und sind mit Rücksicht auf besondere Bedingungen und Materialien angeordnet. Sie sind in ihrer Zahl und Grösse so angeordnet, dass sie eine schiefe Ebene der sich bildenden Matte gewährleisten.
Auf beiden Seiten ist die Saugkammer durch volle Platten 90, 90'abgedeckt. Daran schliesst sich in Förderrichtung die Platte 90a mit einigen Perforationen 91 an die volle Platte 90. Am Ende der Unterdruckkammer schliesst sich die Platte gob an, die mehr Perforationen besitzt als die Platte 90a, da in ihrem Bereich die Matte bereits dicker ist. Die Regionen zwischen den Matten 90a und 90b haben Perforationen, die sich in Förderrichtung allmählich vergrössern.
Wie die Fig. 2 zeigt, liegen die Wände 53 und 54 senkrecht längsseits des Verteilerkopfes 72 und die Saugplatten erstrecken ihre Perforationen bis zu diesen Wänden, aber nicht darüber hinaus. Die Seitenwände 53 und 54 haben Längen, die zumindest den Bereich zwischen den vorderen und hinteren Kanten der Saugkammer einschliessen. Eine Ausdehnung der Seitenwände längs der ganzen Länge der Matte ist unzweckmässig.
Wenn beim Betrieb das Saugsystem mit grösserer Luftkapaität als das Faserfördersystem arbeitet, wird ein Teil der Aussenluft mit hineingezogen und damit die darin befindlichen Faserteilchen, sofern die Perforationen geeignet verteilt sind. Das ist sehr erwünscht, damit kein Faserstaub in die Aussenluft dringt.
Die relativen Kapazitäten der beiden Gebläse oder die Anordnung der Saugplatten können so gewählt werden, dass am vorderen Ende über der Matte M eine Luftströmung vom Verteilerkopf aus stattfindet, um leichte Feinfasern zur endgültigen Ablagerung zu bringen, wie bei 92 angedeutet. Um diesen Effekt hervorzubringen, ist es zweckmässig, einige begrenzte Bohrungen in der vorderen Vollplatte 90'anzubringen.
Die Vorrichtung kann in ihren variablen Teilen vielfach abgewandelt werden, um vorbestimmte Wirkungen zu erzielen. Der Überdruck im Verteilungskopf ist vorzugsweise wesentlich geringer als der
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Unterdruck in der Saugkammer, in der Hauptsache wegen des Widerstandes, den die sich bildende Matte dem Luftdurchgang entgegensetzt. Geeignete Grössenordnungen liegen zwischen 2, 5 und 25 mm Wassersäule fUr den Überdruck im Verteilungskopf und zwischen 21í und 760 mm Wassersäule für den Unterdruck in der Saugkammer. So z. B. können auch der Verteilerkopf und die Mattenunterlage eine andere als eine senkrechte Lage zueinander haben, um eine andere Verteilung der Fasern zu erreichen, beispielsweise für einen besonderen Zweck.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen von Matten aus lignocellulosehaltigen Fasern mittels eines Verteilerorganes, dem die Fasern in einem Luftstrom zugeführt werden und das seinerseits den faserhaltigen Luftstrom auf ein luftdurchlässiges, über einer Unterdruckkammer in der oftenen Atmosphäre angeordnetes Förderorgan, insbesondere ein Förderband, verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilorgan als ein die Luftströmung zerteilender und drosselnder perforierter Verteilerkopf (72) mit kleinen Öffnungen (74) ausgebildet und am Ende einer zur Verteilungsfläche senkrecht gerichteten und sich gegen diese Fläche erweiternden Zuleitung 65, 66) angeordnet ist, so dass die Fasern aus dem Verteilerkopf weitgehend vereinzelt in den freien Raum oberhalb der Unterdruckkammer (17) austreten.