DE1923230A1

DE1923230A1 - Verfahren und Einrichtung zur Laengensortierung von Fasern

Info

Publication number: DE1923230A1
Application number: DE19691923230
Authority: DE
Inventors: Parratt Noel James; Gooding Ronald William
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1970-02-05
Also published as: NL6906953A; DE1923230C3; FR2009860A1; DE1923230B2; US3633743A; CH490898A; GB1265803A

Description

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Dipl. ing. B. HOLZEB

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Augsburg, den 7. Mai 19β9

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-7^ Victoria Street, London, S.W.I., England

Verfahren und Einrichtung zur Längensortierung von Fasern

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Paseraortierung und beinhaltet ein Verfahren und eine Einrichtung zur Längensortierung von Pasern.

Fasern der verschiedensten Arten einschließlich der sogenannten Whiskers werden zur Verstärkung von Metallen und Kunststoffen benutzt, um deren allgemeine mechanische

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Eigenschaften zu verbessern. Um in diesem Sinne wirksam sein * zu können, müssen derartige Pasern oder Whiskers genügend lang sein bzw. ein günstiges Längen-/Dickenverhältnis aufweisen, damit sie in der Lage sind, die Beanspruchungen zwischen dem zu verstärkenden Material und sich selbst ordnungsgemäß zu übertragen. Infolgedessen werden für derartige Verstärkung3zwecke im allgemeinen längerstapelige Fasern bevorzugt, insbesondere wenn es sich bei den zu verstärkenden Materialien um solche handelt, deren spezifische Adhäsion bezüglich der Pasern verhältnismäßig schlecht ist. Der Bereich der Jeweils günstigsten Stapellängen hängt also einerseits von dem verwendeten Fasermaterial und andererseits von dem jeweils verwendeten Einbettungsmaterial ab. Bei Materialien, welche durch Strangpressen geformt werden sollen, ist die Verwendung verhältnismäßig "kurzstapeliger Pasern vorzuziehen, weil langstapelige Fasern dazu neigen, die Pressendüsen zu verstopfen oder aber sowieso in kurzstapelige Teilstücke zu zerbrechen. Auch als Füllstoffe eignen sich kurzstapelige Fasern gut.

Die Längensortierung von Fasern ist bisher nur in geringem Umfange in der Weise vorgenommen worden, daß entweder eine Faseraufschwemmung in einer Flüssigkeit durch ein feststehendes Sieb getrieben wurde, welches ganz in den Aufschwemmungsstrom eingetaucht ist, oder daß die Fasern durch

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ein feststehendes Sieb hindurchgeblasen wurden. Ein schwer-wiegender !lachteil dieser bekannten Verfahren liegt darin, daß sie nur geringe Sortiergeschwindigkeiten ergeben, weil sich nach kurzer 2eit schon Faserfilze auf den Sieben absetzen, die den wirksamen Siebquerschnitt immer mehr verringern, so daß das Verfahren verhältnismäßig häufig unterbrochen v/erden muß, damit die Siebe gereinigt werden können. Außerdem haben die sich auf den Sieben absetzenden Fasern auch das Bestreben, durch die Siebmaschen hindurchzudringen und sich in den Siebmaschen festzuklemmen, so daß einerseits die Sortierwirkung leidet und andererseits wiederum der Wirkungsgrad des Verfahrens verschlechtert wird.

Gemäß einem Verfahren nach einem älteren Vorschlag werden die zu sortierenden Fasern zwecks Bildung einer Faseraufschwemmung in einer Flüssigkeit dispergiert und diese Faseraufschwemmung dann auf ein Sieb aufgegossen, welches die Form eines endlosen Bandes mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen jeweils gleicher lichter !ieite hat, wobei die lichte Weite dieser öffnungen durch die kürzeste Länge der durch dieses Sieb zurückzuhaltenden Fasern bestimmt wird, so daß jeweils nur die kürzeren der in der Aufschwemmung vorhandenen Fasern durch das Sieb hindurchgefiltert werden. Das Sieb wird hierbei gemäß diesem älteren Vorschlag in Abhängigkeit von der zeitlichen Faser-

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beaufschlagung mindestens mit einer Geschwindigkeit an der Faserauf schwernimm^s-Aufgabesteile vorbeibewegt, die sicherstellt, daß sich auf dem Sieb nie mehr als nur eine dünne Faserschicht ausbildet. Gemäß diesem älteren Vorschlag wird das Sieb, nachdem es die Faseraufschwemnungs-AufgabesteHe passiert hat, umgekehrt, so daß die auf der Sieboberfläche abgesetzten Fasern nach unten zu liefen kommen, wonach das Sieb von oben nach unten mit Flüssigkeit durchspült wird und hierdurch die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern entfernt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens nach dem älteren Vorschlag wird die Faseraufschwemmung durch eine zylindrische Siebtrommel hindurchgefiltert, Vielehe sich gleichmäßig um eine horizontale Achse dreht, wobei die Faseraufschwemmung innerhalb der Siebtrommel auf das untere Trommeltrum aufgebracht wird und die von dieser Siebtrommel zurückgehaltenen Fasern dadurch wieder zurückgewonnen werden, daß von oberhalb des oberen Trommeltrums durch das Sieb eine Flüssigkeit hindurchgetrieben wird.

Der Wirkungsgrad des Verfahrens gemäß dem vorstehend erwähnten älteren Vorschlag ist normalerweise äußerst gut und man erreicht eine gute Längensortierung der Fasern. 2ine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem älteren Vorschlag weist jedoch nur einen verhältnismäßig niedrigen Durchsatz auf, da auf das sich drehende Sieb nur

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eine sehr dünne Faseraufschwemmungschient aufgebracht werden kann, da sonst die kürzeren Fasern in unerwünschter VIeise daran gehindert werden, durch das Sieb hindurchzutreten. Ein weiterer Grund ist der, daß sich das untere Trum des Siebes nur verhältnismäßig langsam bewegt, damit im wesentlichen alle Fasern und die Aufs chwerimungs flüssigkeit infolge der Schwerkraft durch das Sieb hindurchtreten, bevor dieser Siebbereich eine Lage erreicht, bei welcher die von diesen sich drehenden Sieb zurückgehaltenen Fasern in oberen Siebtrommel-Trumbereich weggewaschen und gesammelt v/erden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, mit Besug auf den eingangs erwähnten bekannten Stand der Technik die Längensortierung von Fasern kontinuierlich ausführen au können, wobei insbesondere die Sortierung von Fasern mit einer Stapellänge von 1 mn oder noch weniger mit einen guten 'Jirkungsgrad nöglich sein soll. Ferner soll durch die Erfindung gleichseitig das Verfahren und die Einrichtung gemäß den vorstehend erwähnten älteren Vorschlag so verbessert und weiterentwickelt werden, daß ein äußerst holier Faserdurchsatz je Seiteinheit erreicht wird, ohne daß hierunter der Wirkungsgrad bzw. die Güte der nach Längen aussortierten Fasern leidet.

Ia Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur

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von Fasern, bei welchen die su sortierenden Pasern in einer Flüssigkeit auf~eschwenmt werden und diese Aufschwemmung anschließend ausgesiebt wird, 'jenäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Aufbringen der Faseraufschv/enuriun3 in dosierter Menge auf ein bewegtes endloses Sieb derart, daß die S chi ent stärke der auf das Sieb bzw. einen Siebabschnitt aufgebrachten Pasern stets etwa einer Sinfaserschient entspricht, wobei die einheitliche !lasehenweite des Siebes der kürzesten durch dieses Sieb zurückzuhaltenden Faserlänge angepaßt ist,

b) Antreiben dieses Siebes nit einer geeigneten Bahnbzw. Winkelgeschwindigkeit derart, d£3 der Hauptanteil der Fasern und das Dispers ionsrssdiuni bzw. die Aufschv/ei.'uriflüosi jkeit aufgrund der durch die Sieb-'■iinkelgescnviindigkeit hervorgerufenen Zentrifu^albeschleunigun.2; durch das Sieb hindurchsetrieben werden,

c) Abführen der· durch das Sieb zurückbehältenen Pasern mittels eines Gasstrahles, der an einer der Faserauf brings teile in Siebbe?/egungsriehtü23g nachfolgenden Stelle unter einem geeigneten Winkel auf das Sieb bzw. auf einen Siebabschnitt gerichtet wird.

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Bei einer bevorsugten Ausführungsform des Verfahrens nach der ^rfinaun^ findet eine Vorzugs v/eise zylindrische Siebtrommel Anwendung, Vielehe sich mit gleichbleibender Drehrahl um eine etwa horizontale Achse dreht, und die Faseraufsciiwemniun". wird von innerhalb der Siebtrommel her auf das untere Trommeltrue aufgebracht, vrährend der genannte Gasstrahl ^e^eri einen oberen Dereich bzw. cegen das .obere Trum der Siebtrommel gerichtet wird. Die Drehzahl der Siebtrommel ist derart sewählt, daß durch deren *.."inkelseschwindi~keit der ?aseraufsch'.:e.a^!au!i- die erforderliche Zentrifugalbeschleuni^un^ mitgeteilt v.^rird. Die erforderliche Siebtrommeldrehsaiil hän^t von mehreren Faktoren ab, beispielsweise von der Konzentration der Faseraufscmienmung und dem Radius der Siebtrommel, und lie^t normalervreise in Bereich zviischen etwa 300 ümdr./:-iin und etxia 1000 Umdr./min. Je höher die Siebtronraeldreazalil ist, desto höher ist normalerweise der zeitliche Durcli^atr; ier r;e::ilß der Erfindung zur Durchführung des ei'finuunjGje..,"3e:i Verfahrens dienenden Sinrichtuns. Die je Zeiteinheit auf las Sieb ab^e^ebene Faseraufschwemmungsmen^e kann normalerweise -it otei3ender Siebtrommeldrehzahl erhöht vrerden, wobei nor~alerv:eise lediglich dadurch eine Einschränkung gegeben i^t₃ .^:, d-z? llauptanteil der kürzeren Pasern und das Dispersions leäiuis: jzu. die Aufs chweranif lüssigkeit bereits durch das 3iib liindurchsetreten sein müssen, wenn der betreffende 3iebabsciinitt unter den genannten Gasstrahl

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gelangt, welcher die zurückgehaltenen Fasern vom Sieb entfernt»

Die von der Siebtrommeldrehzahl herrührende Zentrifugalbes chi euni^un- i,^r3t selbstverständlich vorn Siebtronmeldurchnesser abhängig und liegt normalerweise wesentlich über 3g und vorzugsweise in Bereich zwischen etwa 10g und IQOg, v/ob ei ^:!g" die Erdbeschleunigung ist. Obwohl auch oberhalb dieses Bereiches liegende Zentrifugalbeschleunigungen möglich wären, wird durch eine solche weitere Erhöhung der Zentrifugalbeschleunigung kein wirklicher Vorteil mehr erreicht, da sich dann durch die konstruktiven Schwierigkeiten der Einrichtung von selbst Grenzen ergeben, ohne daß hierbei der seitliche Durchsatz der Einrichtung so verbessert v/erden könnte, daß es sich lohnen würde, die genannten konstruktiven Schwierigkeiten überwinden zu wollen.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich gezeigt, daß die durch das Sieb zurückgehaltenen Fasern leicht dadurch vom Sieb wieder 'entfernt v/erden können, daß auf dieses Sieb ein Gasstrahl sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit gerichtet wird, und zwar normalerweise von der den zurückgehaltenen Fasern abgewandten Siebseite her. Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Verv/endung eines

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■Wasserstrahles entsprechend den genannten älteren Vorschlag sur Abführung der von Sieb zurückgehaltenen Pasern nicht den gewünschten Erfolg bringt, da der Wasserstrahl bei der liorühruiij mit dem sclmellbewegten Gieb in einen feinen Hebel zerstäubt und/oder abgelenkt wird und demzufolge durch das .'iieb hindurch auf die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern keine Kraft ausübt, die ausreichen würde, diese Fasern vom Sieb wegzuspülen. Der gemäß der Erfindung verwendete Gasstrahl, zueckuiiißigerweise Luft, wird über eine Schlitzöffnung ausgestoßen, die sich in einer Radialebene über die ganze Siebbreite hinwegerstreckt. Der bevorzugte Winkel, unter welchem der Ciasstrahl auf das Sieb auf trifft, ist unter anderen von der Bahngeschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Siebes und der durch den Gasstrahl ausgeübten Kraft abhängig. Der Gasstrahl muß selbstverständlich durch das Sieb hindurch auf die von ihm zurückgehaltenen Fasern eine Kraftkomponente ausüben, Vielehe etwa rechtwinklig zur momentanen Bewegungsrichtung des betreffenden Siebabschnittes gerichtet ist und Vielehe so stark ist, daß die Fasern von Sieb weggeblasen werden. Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, daß der resultierende Flugweg der vom Sieb weggeblasenen Fasern mit derjenigen Faserbewegungsebene anfänglich einen Winkel von mindestens 25° und vorzugsweise einen Winkel im Bereich zwischen etwa 30° und etwa 35° einschließen soll, die sich

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durch die Bewegung der Pasern unmittelbar vor ihrem Abheben vom Sieb ergibt. Dieser Faserflugwinkel ist also der zwischen.-. der Plugbahn der vom Sieb weggeblasenen Fasern und deirs Vektor der tangentialen Siebgeschwindigkeit an der Gasstrahl-Siebauftreffstelle gebildete Winkel, durch Vielehen vermieden wird, daß die vom Sieb weggeblasenen Pasern wieder mit dem Sieb in Berührung kommen.

Die Bewegungsbahn der mittels des Gasstrahles vojü Sieb weggeblasenen Pasern entspricht der Resultierenden aus der durch das Sieb mitgeteilten Gesehv/indi^kei^skonjponente und der betreffenden Geschwindigkeitskomponente des Gasstrahles, Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Sassaelkammer vorgesehen, deren Aufnahmeöffnuri.3 sa besessen let, aaß im wesentlichen alle vorn Sieb weggeblasenen Faeern aufgef^nroti werden. Zur Unterstützung einer gleichruISigen hzvi. v/irr:^f;lfrcion ruhigen Paseransammlung ist die Sammelkaranier hinter ihrer Aufnahmeöffnung entsprechend der Plugbahn der vorn Sieb weggeblasenen Fasern geformt. Zusätzlich hierzu kann gemäß der Erfindung in die Sarmnelkammer-Aufnalinisöfrnun,~ hinein und duroh diese Sammelkamraer hindurch ununterbrochen Luft ab^ezo^en und" hierdurch das Sindringen der Fasern in diese Kamaier unterstützt werden»

Die minimal zulässige Strömungsgeschwindigkeit des Gasstrahles kann leicht durch einen einfachen Versuch bestimmt

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werden, da diese Minimalgeschwindigkeit normalerweise die

Geschwindigkeit ist, welche gerade ausreicht, vom Sieb die von ihm mitgenommene Faseraufschwemmung bzw. Faseraufschwemmflüssigkeit zu entfernen. Für ein sich mit einer Bahn- bzw. Umfangsgeschwindigkeit von 9*15 tn/sec bewegendes Sieb muß die Strömungsgeschwindigkeit eines etwa radial rechtwinklig zur momentanen Siebl-exifegungsrichtung durch das Sieb hindurchgeleiteten wirksamen Gasstrahles etwa 6l τη/sec und mindestens 45 m'sec betragen. Die kleinere lichte Abmessung des Gasstrahl-Austrittsschlitzes, ä.h. die Schlitzbreite, muß derart gewählt sein, daß der Gasstrahl den vom Sieb zurückgehaltenen Fasern eine Beschleunigung erteilt, durch welche sie vom Sieb weggeschleudert werden. Die kleinstmögliche Schlitzbreite beträgt etwa 6,55 mm. Obwohl die Schlitzbreite größer als 6,35 mm sein kann, wird in ^iner größeren Schlitzbreite kein Vorteil gesehen, da dies lediglich die Beschleunigung eines größeren Gasvolumens je Zeiteinheit erforderlich machen würde, obwohl dann im wesentlichen dif gleiche Wirkung erzielt würde.

Die Faseraufschwemmung wird vorzugsweise im wesentlichen tangential zur Siecoewegungsrichtung und mit einer der Siebgeschwindigkeit et;va entsprechenden Geschwindigkeit auf das Sieb aufgegeben. Diese Tangentialströmung kann normalerweise dadurch erreicht werden, daß die Faseraufschwemmung über eine

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Schlitzöffnung auf. das Sieb aufgebracht wird, welche derart geformt ist, daß über die gesamte Siebbreite hinweg eine gleichmäßige und ruhige Faseraufschwemmungsströmung erzielt wird. Turbulenzströmungen und Turbulenzstörungen, aufgrund welcher durch das Sieb mehr Pasern mit einer Stapellänge, die größer als die lichte Weite der Siebmaschen ist, hihdurchgetrieben würden, werden hierdurch vollständig vermieden oder auf ein Kindestmaß herabgesetzt. Ebenso wird hierdurch die Möglichkeit herabgesetzt, daß spröde bzw. brüchige Pasern beschädigt bzw. gebrochen werden. '

Durch genaue Beschränkung der sich maximal auf dem Sieb ausbildenden Faserschichtstärke nach der Erfindung kann die Aussortierung der Pasern mit gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden und das Hindurchfiltern der vergleichsweise kürzeren Fasern durch das Sieb wird nicht oder nur unbedeutend erschwert. Die Schichtstärke der auf das Sieb aufgebrachten Fasern sollte normalerweise nur sehr wenigen, d.h. weniger als fünf Einfaserschichten entsprechen, v/obei unter einer Sinfasers chi ent eine Schicht stärke zu verstehen ist., die dem durchschnittlichen Durchmesser der meisten Fasern entspricht» Für einen größtmöglichen v/irku ngsgrad sollte die Schichtstärke die Höhe einer 1,5-fachen Einfaserschicht nicht übersteigen» Die mögliche Stärke der auf das Sieb aufgebrachten Faserschicht hängt von der Konzentration der in der Aufschwemmung vor-

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handenen Fasern, ferner von der je Zeiteinheit auf das Sieb aufgebrachten Faser aufs chwemmungsmenge und von der Gleichmäßigkeit der Verteilung dieser Faseraufsehwemmung über das gesamte 3'eh hinweg ab. iCine zufriedenstellende Faserschichtstärke kann leicht durch Änderung einer oder mehrerer dieser Variablen erreicht v/erden.

Die Konzentration der in der Aufschwemmungsflüssigkeit enthaltenen Fasern ist von zwei Bedingungen abhängig. Zunächst müssen die Fasern ausreichend dispergiert sein, damit sie sich gegenseitig nicht störend beeinflussen. Der Wirkungsgrad des Verfahrens verschlechtert sich jedoch mit zunehmender Flüssigkeitsmenge, da eine große Flüssigkeit;smenge dazu führt, daß alle Fasern, d.h. sowohl die großen als auch die kleinen, durch das Sieb hindurchgespült werden. Andererseits muß jedoch eine ausreichende Flüssigkeitsmenge vorhanden sein, damit die kleineren Fasern nicht zurückgehalten, sondern durch das Sieb hindurchgespült werden. Für eine gegebene Drehzahl und eine gegebene Menge je Zeiteinheit zugeführter Flüssigkeit ändert sich die maximal zulässige Faseraufschwemmungskonzentration umgekehrt mit der durchschnittlichen Faserlänge. Im Rahmen der Erfindung hat es sich gezeigt, daß ein Sieb mit einer bestimmten Maschenweite über einen großen Winkelgeschwindigkeitsbereich dieses Siebes hinweg im wesentlichen eine konstante Flüssigkeitsmenge je Zeiteinheit hindurchläßt. Als ungefährer Anhaltspunkt sollte die auf das Sieb je Zeiteinheit aufgebrachte

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Flüssigkeitslinse nicht kleiner als 10-nal so groß wie die vorstehend genannte piüssigkeitsmenge sein, wenn eine zufriedenstellende Längensortierung der Fasern erreicht v/erden soll. Diese Flüssigkeitslinse kann vollständig der in der Faseraufschwemmuns enthaltenen Flüssigkeit entsprechen oder abweichend hiervon kann die erforderliche Flüssigkeitslinse auch nur teilweise in der Faseraufschwemmung enthalten sein, während der übrige Flüssigkeitsanteil der insgesamt erforderlichen Flüssigkeitslinse an einer Stelle auf das Sieb abgesehen wird, welche zwischen der Faseraufschwenmunss-Aufsabestelle und derjenigen Stelle liest, an viel eher die zurückgehaltenen Fasern mittels des Gasstrahles vom Sieb entfernt werden.

Bestimmte Faserarten haben nur geringfügige Schwankungen hinsichtlich des Faserdurchmessers. Andere Faserarten hingegen, insbesondere beispielsweise Asbestfasern, t/eiseri starke Durchmesserschwankungen auf, wobei der Durchnesserverschiedenheitsfaktor gleich 10 oder stößer sein kann. Da die Zugfestigkeitseigenschaften einer faserverstärkten -'lasse in allgemeinen um so besser sind, je s^ro'&^er äas Längen-/Dickenverhältnis der Verstärkungsfasern ist, sind kurzstapelige Fasern im allgemeinen ungünstiger. Fasern, die sehr grob sind bzw. starke Durchmesserschwankungen aufweisen, werden vor Anwendung des erfindungsgemäßen Längensortierungsverfahrens zweckmäßig vorher hinsichtlich ihrer Dicke aussortiert*

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Eine solche Durchmessersortierung kann beispielsweise im Hydrozyklon oder in einer Schlämmkolonne vorgenommen v/erden.

Das Verfahren zur Längensortierung von Pasern nach der Erfindung kann mit .Vorteil auch zur Längensortierung solcher Fasern Anwendung finden, welche leicht mechanische Beschädigungen oder Forntverlnderungen erleiden, da die Pasern durch die Aufschwemnflüssigkeit gegen irgendwelche Stöße geschützt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand einer in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten erfindungsgemäßen Hinrichtung aur Durchführung dieses Verfahrens beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine schematische, teilweise im

Schnitt dargestellte Stirnansicht einer Einrichtung nach der Erfindung zur Längensortierung von Pasern,

Fig. 2 einen schematischen Axialschnitt

längs der Ebene II-II in Fig. 1 in Verbindung mit schematischen Ansichten längs der Ebenen A-A, 3-3 und C-C ebenfalls in Fig. 1 und

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Pig. 3 einen schematischen Axialschnitt

ähnlich der Darstellung in Fig. einer weiteren Einrichtung nach der Erfindung zur Längensortierung von Fasern, mit einem nachgeschalteten Faserkreislauf.

Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Einrichtung nach der Erfindung weist eine vorzugsweise zylindrische Siebtrommel 1 und ein zu dieser konzentrisches Außengehäuse 2 mit" einer gemeinsamen vertikalen Welle 3 auf» Das Sieb der Siebtrommel 1 besteht beispielsweise aus Metallgaze. Innerhalb der Siebtrommel 1 ist eine wehrartige Faserauf schvremmungs -Auf gäbe vorrichtung 4 derart angeordnet _s daß sie den Faseraufschwemmungsstrom über eine Schlitzöffnung über die ganze Siebbreite hinweg auf das Sieb abgibt. Die Aufgabevorrichtung 4 ist derart ausgebildet ₃ daß der Faseraufschwemmungsstrom so nahe wie möglich tangential an das Sieb 1 abgegeben und gleichzeitig dieser Faseraufschwemmungsstron geglättet wird. Das Außengehäuse 2 v/eist unten einen Auslaß 6 für die ausgesiebten Faseraufschwemmungsbestandteile auf. Eine Gasstrahlvorrichtung in Form einer Düse 7 ist über einem Teil des Obertrums des Außengehäuses 2 bzw, des Siebes angeordnet. Die Siebtrommel 1 wird mittels eines in den

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Zeichnungen nicht dargestellten, mit der Welle 3 verbundenen Elektromotors angetrieben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung dient in der nachfolgend beschriebenen !feise zur Sortierung von Pasern in solche mit einer oberhalb und in solche mit einer unterhalb einer bestimmten Stapellänge gelegenen Faserlänge. Sine Faseraufschwemmung in einer Flüssigkeit, in welcher die Fasern frei dispergiert sind, wird der wehrartigen Aufgabevorrichtung 4 zugeführt und strömt von dieser in genau dosierter Strömungsmittelmenge je Zeiteinheit in Form einer ruhigen gleichmäßigen Strömung über die Schlitzöffnung 5 im wesentlichen tangential zur Siebtrommel 1 über die gesamte wirksame Siebbreite hinweg auf das Sieb. Die Siebtrommel 1 wird in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles angetrieben. Die dem Sieb je Zeiteinheit zugeführte Faseraufs chwemmungsmenge ist derart bemessen, daß die innerhalb der Siebtrommel 1 sich auf dem Sieb ausbildende Faserschichtstärke nie höher als etwa eine Einfaserschient ist. Das aus Fasern kurzer Stapellänge und Aufschwemmungsflüssigkeit bestehende Filtrat der Siebtrommel 1 wird durch das Sieb hindurch zum Außengehäuse 2 hin ausgeschleudert_a während die meisten der langerstapelxgen Fasern von der Siebtrommel 1 zurückgehalten werden. Die Sinfaserschicht langstapeliger Fasern haftet so lange am Sieb der Siebtrommel 1,

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bis dieser Siebbereich unter die Gas- bzw. Luftdüse 7 gelangt, wo diese langstapeligen Fasern in eine Sammelkammer 8 v/eggeblasen und über eine Leitung 9 abgesaugt werden. Die auf diese ^:Jeise aussortierten Faseranteile können nochmals diespergiert und einer weiteren, im Aufbau gleichen Einrichtung zugeführt werden, dessen Sieb eine andere Maschengröße als das Sieb der vorstehend beschriebenen Einrichtung hat.

Bei einer praktischen Ausführungsforn einer Einrichtung nach der Erfindung zur Längensortierung.von Asbestfasern nit einem Durchmesser von etwa 10/t bis etwa lOOu und einer Stapellänge von etwa 1 mn bis etwa IO ram ist das Sieb der Siebtrommel 1 etwa 23 cm breit und hat einen Durchmesser von etwa ul cm. Das beispielsweise aus Drahtgewebe bestehende Sieb entspricht hierbei beispielsweise der Siebnummer 30, d.h. die lichte '.-leite der Siebdurchtrittsöffnungen beträgt etwa 0,57 mm.

Bei diesen Verfahren nach der Erfindung .werden die Asbestfasern in Form einer 0,1-gewichtsprozentigen Suspension in Wasser in einer zeitlichen ΐ-Ienge von 9kg Asbest fasern je Stunde auf das Sieb abgegeben, welches sich mit 300 Umdr./min dreht. Die feineren Fasern und das Dispersionsmedium, das

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im Außengehäuse 2 gesammelte '.-/asser und die vom Sieb zurückgehaltenen Pasern längerer Stapellänge werden mittels eines Luftstrahles, der mit einer Strömungsgeschwindigkeit _von Sl m/sec aus der D_tüse 7 ausströmt, vom Sieb weggeblasen und in der Kammer 3 gesammelt. Die Asbestfasern teilen sich hierbei in zwei gewichtsmäßig etwa jeweils gleich große Faseranteile auf, wobei die von dem Sieb zurückgehaltenen Fasern eine Stapellänge von etwa 1 mm bis etwa 10 mm und die durch das Sieb hindurchgesiebten Fasern eine Stapellänge bis zu etwa 1 mm haben.

Im folgenden wird auf Fig» 3 der Zeichnungen Bezug genommen, in welcher eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung zur Längensortierung von Fasern dargestellt ist, die einen nachgeschalteten Kreislauf für die während eines ersten Sortiervorganges durch das betreffende Sieb hindurchgeführten Fasern aufweist, so daß aus dem "I late rial dieses nachgeschalteten Kreislaufes noch ein hoher Anteil langstapeliger Fasern gewonnen wird, die während des ersten Sortiervorganges durch das Sieb hindurchgelangten. Das zweifache Aussortieren wird _zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß die Siebtrommel 1 mittels einer in Umfangsrichtunverlaufenden Trennwand 17 axial in zwei Mantelringabschnitte unterteilt wird und daß die Faseraufschwemmung

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über eine wehrartige Aufgabevorrichtung 13 zunächst dem einen·'. Ilantelringabschnitt des Siebes zugeführt wird und dann die auszentrifugierte Flüssigkeit und die durch diesen Mantel- ' abschnitt hindurchgeleiteten Pasern mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe über eine Leitung 15 und eine weitere wehrartige Aufgabevorrichtung 14 auf den anderen ilantelringabschnitt des Siebes abgegeben werden.· Die länger-, stapeligen, von den beiden Mantelringabschnitten des Siebes jeweils zurückgehaltenen Fasern werden wiederum mittels eines über eine schlitzförmige Gasdüse 7 abgegebenen Gasstrahles vom Sieb weg in eine Sammelkammer 8 geblasen, welche mittels einer nach oben ragenden Wand 12 in zwei getrennte Kammerabschnitte unterteilt sein kann, welche jeweils einem der beiden Hantelringabschnitte des unterteilten Siebes 1 zugeordnet sind. Diese heraussortierten längerstapeligen Fasern werden vorzugsweise unter Saugwirkung, über Leitungen 10 und 11 abgezogen und können dann gewünschtenfalls unter Bildung eines kompakten Teiles längerstapeliger Fasern zusammengeführt werden. Im allgemeinen v/erden hierbei die aus dem nochmals auf das Sieb abgegebenen Material gewonnenen langstapeligen Fasern eine etwas kleinere Stapellänge als die während des ersten Sortiervorganges gewonnenen Fasern haben. An der Innenseite des Außengehäuses 2 ist eine kreisförmige, in Umfangsrichtung verlaufende Prallplatte 18 gebildet, Vielehe mit der Trennwand zusammenwirkt und hierdurch das von den beiden Mantelring-

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abschnitten dea Siebes hindurchgelassene Fasergut voneinander getrennt hält. Da der Anteil an längerstapeligen Fasern in dem, einem weiteren Sortiervorgang unterworfenen Material kleiner ist als derjenige in der ursprünglichen Faseraufschwemmung mit noch unsortierten Fasern, kann der Mantelringabschnitt des Siebes für das nochmals zu sortierende Material wesentlich schmaler als der die anfänglich aufgegebene Faseraufschwemmung aussiebende Mantelringabschnitt sein.

In weiterer Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung kann mittels einer erfindungsgemäßen Einrichtung entsprechend der in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellten Art in bezug auf die größte Menge durch dieses Verfahren gewonnener langstapeliger Fasern eine maximale Längensortierung der Fasern erreicht werden. Hierbei wird gemäß der Erfindung ein "Rückführungskreis" der nachfolgend beschriebenen Art verwendet. Die Faseraufschwemmung wird wie bei der zuvor mit Bezug auf Fig. 3 der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsform wiederum über die wehrartige Aufgabevorrichtung 13 zugeführt, wobei jedoch nunmehr die bei 10 abgezogenen, zurückgehaltenen langstapeligen Fasern der wehrartigen Aufgabevorrichtung Ik zurückgeführt werden, so daß durch diesen weiteren Sortiervorgang gegebenenfalls noch vorhandene kürzerstapelige Fasern ausgeschieden werden., während die zweifach aussortierten langstapeligen Fasern dann bei 11 abgezogen werden. Die kurzstapeligen

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Pasern, Vielehe unvermeidlich stets einen geringen Anteil langstapeliger Pasern enthalten, werden über 18 zurückgewonnen und wieder der, der wehrartigen Aufgabevorrichtung zugeleiteten frischen Paseraufschwemmung zugeführt. Die durch das Sieb hindurchgelassenen feineren Paserbestandteile werden bei dieser Verfahrensart unmittelbar über die Leitung abgezogen und nicht mehr einem weiteren Sortiervorgang unterworfen.

Es ist ersichtlich, daß die vorstehend erwähnte weitere Ausführungsforn des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Längensortierung von Fasern kein in zwei Abschnitte unterteiltes Sieb erforderlich macht und daß das Sieb auch aus einer Vielzahl von jeweils voneinander getrennten Siebabschnitten bestehen kann. Falls diese einzelnen Siebabschnitte jeweils eine andere Ilaschenweite haben, ist es außerdem möglich, eine vielstufige Längensortierung der Pasern zu erreichen, wobei jedoch die sich hierdurch ergebenden konstruktiven Schwierigkeiten bezüglich einer geeigneten Einrichtung offensichtlich sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Längensortierung von Fasern, bei Vielehen die zu sortierenden Fasern in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt werden.und diese Aufschwemmung anschließend ausgesiebt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: .

a) Aufbringen der Faseraufschwemmung in dosierter Menge auf ein bewegtes endloses Sieb, derart, daß die Schichtstärke der auf das Sieb bzw. einen Siebabschnitt aufgebrachten Fasern stets etwa einer Einfaserschicht entspricht, wobei die einheitliche Haschenweite des Siebes der kürzesten durch dieses Sieb zurückzuhaltenden Faserlänge angepaßt ist,

b) Antreiben des Siebes mit einer geeigneten Bahnbzw. Winkelgeschwindigkeit derart, daß der Hauptanteil der Fasern und das Dispersionsmedium bzw. die Aufschwemmflüssigkeit aufgrund der durch die Sieb-Winkelgeschwindigkeit hervorgerufenen Zentrifugalbeschleunigung durch das Sieb hindurchgetrieben werden,

e) Abführen der durch das Sieb zurückgehaltenen Fasern

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mittels eines Gasstrahles,der an einer der Faseraufbringstelle in Siebbeviegungsrichtung nachfolgenden Stelle unter einem geeigneten Winkel auf das Sieb bzw. auf einen Siebabschnitt gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß als Sieb eine Siebtrommel verwendet wird und diese Siebtrommel mit gleichbleibender Drehzahl um eine etwa horizontale Achse in Umlauf gesetzt wird, daß ferner die Faseraufschwemmung innerhalb der Siebtrommel auf das untere Trommeltrum aufgegeben wird und daß der genannte Gasstrahl auf einen Bereich des oberen Trommeltrums gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel mit einer Drehzahl im Bereich zwischen etwa 300 Umdr./min. und 1000 Umdr./min. angetrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Siebtrommel so gewählt wird, daß die sich' durch das Drehen der Siebtrommel ergebende Zentrifugalbeschleunigung etwa 10-mal bis etwa 100-mal so groß vie die Erdbeschleunigung ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch

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gekennzeichnet, daß als Medium für den genannten Gasstrahl Luft dient und daß diese Luft radial zur Siebtrommel über eine sich über die gesamte Siebbreite erstreckende Schlitzöffnung auf das Sieb abgegeben wird,

6. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet» daß der Gasstrahl in seiner Stärke undin seiner Strömungsrichtung so bemessen wird, daß er auf die vom Sieb zurückgehaltenen Fasern durch dieses Sieb hindurch eine Kraftkomponente ausübt, aufgrund welcher diese Pasern so vom Sieb weggeblasen werden, daß ihre Plugbahn mit der · Paserbewegμngsebene, welch letztere sich unmittelbar vor dem Ablösen der Pasern vom Sieb ergibt, einen Winkel von mindestens 25° einschließt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel der Faserflugbahn zur unmittelbar zuvor beschriebenen Sieb-Faserbewegungsebene im Bereich zwischen etwa 30° und etwa 35° liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der vom Sieb abgenommenen Pasern eine Sammelkammer verwendet wird, deren Aufnahmeöffnung so bemessen ist, daß im wesentlichen alle mittels

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des genannten Gasstrahles vom Sieb weggeblasenen Pasern aufgefangen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammelkammer verwendet wird, die hinter ihrer Aufnahmeöffnung derart geformt ist, daß sie formmäßig in Richtung der genannten Plugbahn der mittels des Gasstrahles vom Sieb weggeblasenen Pasern verläuft.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sammelkammer-Aufnahmeöffnung hinein und durch diese Sammelkammer hindurch ein ununterbrochener Luftstrom geleitet wird, welcher eine gleichmäßige und ruhige, v/irbelfreie Aufnahme der Fasern unterstützt.

11. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Gasstrahl mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 45 m/sec. etwa rechtwinklig zur Siebbewegungsrichtung auf dieses Sieb aufgebracht wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Breite der zur Abgabe des genannten Gasstrahles dienenden Schlitzöffnung etwa 6, 35 nun beträgt.

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I^. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Paseraufschwemmung mit einer Strömungsgeschwindigkeit auf das Sieb aufgebracht wird, welche etwa gleich der Bahngeschwindigkeit dieses Siebes ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ^

daß die .Paseraufεchwenraunc; durch eine Schlitzöffnun^ hindurch auf das Sieb aufgebracht wird, welche sich über die gesamte Siebbreite hinweg erstreckt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Paseraufschwemmung in einer solchen Menge je Zeiteinheit auf das Sieb aufgebracht wird, daß die Schichtstärke der vom Sieb zurückgehaltenen Fasern in keinem Falle größer als das 1,5-fache einer Einfaserschicht ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche Ibis 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die Längensortierung der Fasern eine zehnmal so große Flüssigkeitsmenge dem Sieb zugeführt wird, als von diesem Sieb übertragen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Flüssigkeitsmenge vollständig in der flüssigen

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Phase der auf das Sieb aufzubringenden Faseraufschwemmung enthalten.ist.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Flüssigkeitsmenge teilweise als flüssige Phase der Faseraufschwemmung auf das Sieb aufgebracht wird und daß der andere Teil der genannten Flüssigkeitsmenge zwischen derjenigen Stelle, an .welcher die Faseraufschwemmung auf das Sieb aufgebracht wird, und derjenigen Stelle, wo die zurückgehaltenen Fasern mittels des Gasstrahles vom Sieb weggeblasen werden, als Spülflüssigkeit auf das Sieb aufgebracht wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschwemmung der ausgeschiedenen kurzen Fasern zwecks besserer Längenklassifikation nochmals durch das Sieb bzw. einen weiteren Siebbereich hindurchgefiltert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschwemmung der ausgeschiedenen langen Fasern zwecks besserer Längenklassifikation nochmals durch das Sieb bzw. einen weiteren Siebbereich hindurchgefiltert wird.

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21. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein Sieb (1) in Form eines endlosen Bandes mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen jeweils gleicher, auf die kürzeste Stapellänge der durch das Sieb zurückzuhaltenden Pasern abgestimmter lichter Weite, ferner durch eine über einem bestimmten Abschnitt des Siebes angeordnete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung (4 bzw. 13, 14),weiter durch eine, die vom Sieb zurückgehaltenen Pasern wegblasende Gasstrahlvorrichtung (7)> fernerhin durch einen das Siebband antreibenden und hierdurch an der Faseraufschwemmungs-Abgabevorrichtung und an der Gas tragvorrichtung vorbeibewegenden Antrieb (3), weiterhin durch eine Sammelvorrichtung (2) für die aufgrund der Sieb-Winkelgeschwindigkeit und der sich hierdurch ergebenden Zentrifugalbeschleunigung durch das Sieb hindurchgedrängten Fasern und durch eine weitere Sammelvorrichtung (8, 9 bzw. 8, 10, 11, 12) für die von der Gasstrahlvorrichtung vom Sieb weggeblasenen Fasern.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Sieb die Form einer VOrzugsweise zylindrischen Siebtrommel (!) hat, vrelche sich mit gleichbleibender Drehzahl um eine etwa horizontale Achse^: (3) dreht, daß ferner die Faae^aufschwemmüngs-Aufgabevorricßtiing (H bzw. 15,

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innerhalb dieser Siebtrommel über dem unteren Trommeltrum angeordnet ist und daß die Gasstrahlvorrichtung (7) im Bereich des oberen Trommeltrums auf das Sieb ausgerichtet angeordnet ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Siebtrommel (1) im Bereich zv/ischen etwa 3OO Umdr./min und etwa 1000 Umdr./nin liegt.

24. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (1) so angetrieben wird, daß die sich hierdurch ergebende Zentrifugalbeschleunigung etwa zehnmal bis etwa hundertmal so groß wie die Erdbeschleunigung ist.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlvorrichtung (7) eine sich in einer Radialebene über die gesarate Breite- der Siebtrommel (1) hinweg erstreckende Schlitzöffnung aufweist:, über welche der Gasstrahl, vorzugsweise Luft, auf die Siebtrommel strömt.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2S bis* 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlvorrichtung (7)

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derart auf das Sieb (1) ausgerichtet ist, daß der von ihr abgegebene Gasstrahl durch das Sieb hindurch auf die von diesem Sieb zurückgehaltenen Fasern eine Kraftkomponente ausübt, aufgrund welcher die Flugbahn der hierdurch vom Sieb weggeblasenen Fasern mit der Faserbewegungsebene, welch letztere sich unmittelbar vor dem Wegblasen der Fasern vom Sieb ergibt, einen Winkel von mindestens 25° einschließt.

27· Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Faserflugbahnwinkel zwischen etwa 30 und etwa 35° liegt.

28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, gekennzeichnet durch eine Sammelkammer (.8, 9 bzw. 8, 10, 11, 12) mit einer derart bemessenen Aufnahmeöffnung, daß durch diese Sammelkammer im wesentlichen alle mittels der Gasstrahlvorrichtung (7) vom Sieb (1) weggeblasenen Fasern aufgefangen werden.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersammeikammer (8, 9 bzw. 8, 10, 11, 12) hinter ihrer Aufnahmeöffnung der Flugbahn der mittels der Gasstrahlvorrichtung (7) vom Sieb (1) weggeblasenen Fasern entsprechend geformt ist.

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30. Einrichtung nach Anspruch 28 oder 29, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum ununterbrochenen Abziehen von Luft in die Samraelkammer-Aufnahmeöffnung hinein und durch diese Sammelkammer (8, 9 bzw. 8, 10, 11, 12) hindurch derart, daß eine gleichmäßige und ruhige bzw. wirbelfreie Faseransammlung erzielt wird.

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlvorrichtung (7) derart ausgerichtet und ausgelegt ist, daß der von ihr abgegebene Gasstrahl mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 45 m/sec etwa rechtwinkelig zur Siebbewegungsrichtung auf ■ das Sieb (1) auftrifft.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31> dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schlitzöffnung der Gasstrahlvorrichtung (7) etwa 6,35 mm breit ist.

33· Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung (4 bzw. 1-3j 1*0 eine sich über die ganze Breite des Siebes (1) erstreckende schlitzförmige Abgabeöffnung (5) aufweist.

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34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise zylindrische Siebtrommel (1) mittels einer sie vorzugsweise durchsetzenden, in Umfangsriehtung verlaufenden Trennwand (17) in einen ' ersten (bei 13) und in einen zweiten (bei 14) Trommelabschnitt unterteilt ist (Fig. 3).

35· Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten und dem zweiten Trommelabschnitt jeweils eine besondere Fasöraufschwemraungs-Aufgabevorrichtung (13 bzw. 14) zugeordnet ist und daß für die von den beiden Trommelabschnitten jeweils zurückgehaltenen Fasern vorzugsweise getrennte (12) Fasersammei- bzw. Faserauffangvorrichtungen vorgesehen sind (Fig. 3)·

3β. Einrichtung nach Anspruch 35» gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (15)»welche die vom ersten Trommelabschnitt (bei 13) hindurchgelassenen Fasern der Faseraufschwemmungs-Äufgabevorrichtung (14) des zweiten Trommelabschnittes zuführt (Fig. 3). ,

37. Einrichtung nach Anspruch 35» gekennzeichnet durch eine Vorrichtung^ weiche die vom ersten Trommelabschnitt (bei 13) aurückgehaltenen Fasern der FaseraufschwemiBungs-Aufgabevorrichtung C¹J) des sweiten Trommelabschnittes suführt.

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