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Verfahren zum Sortieren von Faserstoff, insbesondere für
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die Herstellung von Papier, sowie Sortiervorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren von Faserstoff,
insbesondere für die Herstellung von Papier, bei welchem der Faserstoff zusammen
mit Flüssigkeit in einem Gehäuse durch einen Rotor bewegt wird, wobei der Durchlaufstoff
aus dem Gehäuse durch ein Sieb abgeleitet wird.
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Gleichzeitig betrifft die Erfindung eine Sortiervorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens mit einem Gehäuse mit Sieb sowie einem dem Sieb zugeordneten Rotor,
der Schaufeln aufweist, welche sich entlang des Siebes bewegen.
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Es gibt viele verschiedene Sortiervorrichtungen, welche nach dem Verfahren
dieser Art arbeiten und z.B. zum Aufschliessen von aus Altpapier gewonnenem Faserstoff
und zur Ausscheidung von flächigen Verunreinigungen, wie z.B.
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Kunststoffolien, aus der Altpapiermasse dienen. Als Beispiel einer
derartigen Vorrichtung sei die US-Patentschrift 3 942 728 genannt.
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Die Erfindung hat die Schaffung eines neuartigen Verfahrens und einer
dazugehörigen Vorrichtung zum Ziel, welche gegenüber den bekannten Vorrichtungen
eine Reihe von Vorteilen
aufweist. So soll der Faserstoff auf einfache
Weise, mit geringem Energieaufwand in einem drucklosen und daher billigen Gehäuse
verarbeitet werden können, wobei in der'Faserstoffmasse befindliche Stücke von Folien
wenig oder nicht zerkleinert werden und ausgeschieden werden können. Das Verfahren
und die Vorrichtung sollen sich in gleicher Weise für die Verarbeitung von aus Altpapier
gewonnenem Faserstoff eignen, der zur Herstellung von neuem Papier dient, wie auch
zum Auflösen und zum Sortieren bzw. Fraktionieren von neuem Faserstoff.
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Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welches dieses Ziel erreicht
wird,ist dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff durch die Drehbewegung des
Rotors aus dem Bereich des Rotors in einen ausserhalb des Bereiches des Rotors befindlichen,einen
Wirbelraum bildenden Luftraum geschleudert wird und darauf wieder in den Bereich
des gleichen oder eines anderen Rotors gelangt, durch welchen der Faserstoff von
neuem weggeschleudert wird.
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Die erfindungsgemässe Sortiervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit dem Sieb die Form eines Troges
hat, in dessen unteren Bereich das 'sieb eine Teilfläche einer Rotationsfläche bildet,
die eine horizontale oder geneigte Achse hat und im Bereich der Zylinderachse die
Welle eines Rotors angeordnet ist, welcher mindestens eine Schaufel aufweist, die
in die Nähe des Siebes reicht und zum Räumen des Siebes geeignet ist, wobei sich
ausserhalb des Bereiches des Rotors ein Luftraum befindet, welcher einen Wirbelraum
bildet und in welchen die die Fasern enthaltende Masse vom Rotor geschleudert und
dadurch verwirbelt werden kann.
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Dem Verfahren und der Sortiervorrichtung ist beiden der Vorgang gemeinsam,
dass die Faserstoffmasse von einem Rotor weggeschleudert und intensiv verwirbelt
wird. Bei diesem Vorgang werden gleichzeitig aufgelöste Fasern durch das Sieb abgeleitet
und bilden den Durchlaufstoff, in diesem Fall den Gutstoff. Unaufgelöste Teile,die
sich z.B. in Altpapier befindenwerden ausgeschieden.
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Bei einer einfachen Ausführungsform des Verfahrens wird der Faserstoff
vom Rotor in die Höhe geschleudert und fällt wieder auf den gleichen Rotor zurück,
wobei der Durchlaufstoff durch das Sieb unterhalb des Rotors abgeleitet wird.
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Der Faserstoff kann jedoch auch von einem anderen Rotor auf den ersten
Rotor zurückgeschleudert werden.
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Bei der erfindungsgemässen Sortiervorrichtung kann der Rotor neben
Schaufeln, welche zum Räumen des Siebes dienen, auch kürzere Schaufeln aufweisen,die
zum Schleudern der Masse des Faserstoffes dienen. Im Prinzip würden nämlich die
Räumschaufeln auch das Schleudern der Masse des Faserstoffes besorgen können. Es
hat sich jedoch erwiesen, dass kürzere Schaufeln, die sich in einem Abstand vom
Sieb bewegen,die Masse unter einem steileren Winkel gegen das Sieb werfen, was für
den Sortiervorgang vorteilhaft ist.
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Dabei können die Schaufeln, und zwar die Räumschaufeln wie auch die
Schleuderschaufeln, senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung stehen. Die axiale Bewegung
der Faserstoffmasse in der Vorrichtung muss in diesem Fall durch andere Mittel,
z.B. durch eine Neigung des Gehäuses, besorgt werden.
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Es kann jedoch auch mindestens eine der Schaufeln gegenüber
der
Bewegungsrichtung geneigt sein, derart, dass sie eine Bewegung der Faserstoffmasse
in axialer Richtung des Rotors beeinflusst.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sich über dem Rotor eine
Umlenkfläche befinden, welche zum Umlenken der vom Rotor wegeschleuderten Faserstoffmasse
zurück in den Achsenbereich des Rotors dient. Durch diese Massnahme wird die Bewequng
der verwirbelten Masse derart gelenkt, dass sie unter einem günstigen Winkel gegen
das Sieb geworfen werden kann.
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Zu diesem Zweck kann die Umlenkfläche in Bewegungsrichtung der Faserstoffmasse
gewölbt sein, wobei sie mit Führungsrippen für die Faserstoffmasse versehen sein
kann.
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Vorzugsweise können sich an der Auswurfseite des Rotors verstellbare
Führungsrippen bewegen, die entsprechend ihrem Einstellwinkel zur Bewegungsrichtung
der Faserstoffmasse eine Bewegung der Faserstpffmasse in axialer Richtung des Rotors
beeinflussen. Durch eine Einstellung dieser Rippen kann die Durchsatzgeschwindigkeit
der Faserstoffmasse durch die Vorrichtung gesteuert werden.
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Am Gehäuse können, in dessen Längsrichtung verteilt, Austrittsöffnungen
für Wasser angeordnet sein. Auf diese Weise kann die in der Vorrichtung befindliche
Faserstoffmasse bespült und verdünnt werden.
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Zum gleichen Zweck kann auch die Welle des Rotors hohl und an eine
Zufuhr von Wasser angeschlossen sein, wobei Austrittsöffnungen für das Wasser in
der Welle ausgebildet sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann sich im Gehäuse
ein weiterer Rotor befinden, dessen Achse parallel zur Achse des ersten Rotors verläuft.
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Vorzugsweise kann sich dieser Rotor im Luft- bzw. Wirbelraum befinden.
Durch diese Massnahmen wird eine besonders intensive Verwirbelung und Verarbeitung
der Faserstoffmasse erhalten.
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Das Gehäuse kann auch bei allen erwähnten Ausführungsformen mit einem
Zuführtrog mit Ueberströmkante versehen sein, wobei der Zuführtrog über dem Gehäuse
mit dem Rotor angeordnet ist und sich parallel zu dessen Achse erstreckt. Auf diese
Weise wird eine gleichmässige Verteilung der Zufuhr, sei es von Wasser mit Faserstoffmasse
oder Wasser allein, auf die Länge der Vorrichtung erhalten.
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Vorzugsweise kann sich dabei der Zuführtrog über mehr als die Hälte
der axialen Ausdehnung des Gehäuses erstrecken.
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Bei kleineren Stoffdichten der zugeführten Faserstoffmasse wird auf
diese Weise eine Durchspülung mit der eigenen Flüssigkeit, in der Regel Wasser,erhalten,
wobei die Zufuhr von zusätzlichem Wasser erst im folgenden Teil der Vorrichtung
erforderlich ist.
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Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter
Beispiele erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemässen
Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in der Figur 1 in grösserem
Massstab,
Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt nach der Linie 111-111
in Figur 1, Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Figur 2 mit einer anderen Ausführungsform
der Umlenkfläche' Fig. 5 eine der Figur 3 entsprechende Darstellung einer anderen
Ausführungsform, Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Maschine
nach der Figur 1, Fig. 7 die Ansicht mit Teilschnitt nach der Linie Vil-Vil in der
Figur 6, Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Maschine nach der Figur 6, Die
Figuren 9 und 10 zwei schematische Schnitte weiterer möglicher Ausführungsformen
der erfindungsgemässen Maschine und Fig. 11 eine schematische Darstellung einer
schräg zu ihrer Bewegungsrichtung angestellten Schaufel Die Sortiervorrichtung nach
den Figuren 1 bis 3 enthält ein Gehäuse 1 in der Form eines Troges , welcher eine
Teilfläche 2 eines Zylinders mit einer Achse A aufweist. Im vorliegenden Fall ist
die Teil fläche halbzylindrisch und durch ein Sieb 3 gebildet. An die Zylinderfläche
2 schliessen sich vertikale Wände 4 und 5 an, welche mit dem Sieb 3 den Trog des
Gehäuses 1 bilden. Koaxial zur Zylinderachse A des Siebes 3 ist ein Rotor 6 angeordnet,
welche eine hohle Welle 7
sowie Schaufeln 8, 9 und 10 aufweist.
Die Schaufeln 8 reichen bis in die Nähe des Siebes 3 und sind zum Räumen des Siebes
während einer Drehbewegung des Rotors 6 geeignet.
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Ueber dem Rotor 6 befindet sich ein als Wirbelraum 11 dienender Luftraum,
welcher oben durch eine Umlenkfläche 12 abgeschlossen ist. Beim dargestellten Beispiel
ist die Umlenkfläche 12 so gewölbt, dass ihr entlang gleitende,vom Rotor 6 in die
Höhe geworfene Faserstoffmasse in den Bereich der Achse A des Rotors 6 zurückgeleitet
wird.
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Wie aus dem Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, sind die Umlenkflächen
12 mit Führungsrippen 13 für die vom Rotor abgeschleuderte Faserstoffmasse versehen.
Die Rippen 13 liegen beim dargestellten Beispiel in zur Achse A senkrechten Ebenen.
Sie können jedoch auch schräg, d.h. schraubenlinienförmig angestellt sein, um damit
die Bewegung der Faserstoffmasse in einer gewünschten Richtung, z . B. zum Ausgang
für die auszuscheidenden Stoffe des Gehäuses zu unterstützen.
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Wie insbesondere aus der Figur 3 ersichtlich ist, ist das Gehäuse
1 mit Zuführleitungen 14, 15 für Wasser versehen, aus welchen Düsen 14', 15' in
den Innenraum des Gehäuses 1 münden. Auf der Auswurfseite des Rotors 6, die durch
dessen Drehrichtung (siehe Pfeil) gegeben ist, befindet sich im Gehäuse 1 an der
vertikalen Wand 5 eine Reihe von Verstellbaren Führungsrippen 16, die entsprechend
der Darstellung in der Figur 1 gegenüber der Achsenrichtung des Rotors 6 neigbar
sind. Die Führungsrippen 16 beeinflussen die Bewegung der Faserstoffmasse in axialer
Richtung des Rotors 6.
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Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, ist für die Zufuhr der
zu sortierenden Faserstoffmasse ein Zuführrohr 17
vorgesehen, das
durch die Umlenkfläche 12 durchgeführt ist.
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Am linken Ende in der Figur 1 ist die Vorrichtung mit einem Ausgangsschacht
18 für den Ueberlaufstoff versehen, welcher durch das Sieb nicht durchgetreten ist.
Zwischen dem Sieb 3 und dem Ausgangsschacht 18 befindet sich eine Ueberströmkante
20.
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Unterhalb des Gehäuses 1 ist ein Sammelbehälter 21 für den durch das
Sieb 3 durchgetretenen Durchlaufstoff angeordnet.
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Der Sammelbehälter 21 wie auch das Gehäuse 1 sind auf einer Tragkonstruktion
22 befestigt, welche gleichzeitig Lagerböcke 23 für die Welle 6 trägt. Die Welle
6 ist über eine Kupplung 24 mit einem Antriebsmotor 25 verbunden. Wie noch aus der
Figur 1 hervorgeht, ist der Rotor 6 mit senkrecht zu seiner Achse angeordneten scheibenförmigen
Trennwänden 26 versehen, welche einzelne Abschnitte der Schaufeln 8 und 10 voneinander
trennen. Zwischen den Trennwänden 26 sind die Schaufeln 8 und 10 gegeneinander versetzt,
wie es auch aus der Figur 3 hervorgeht. Dadurch wird eine Vergleichmässigung des
Drehmomentes beim Antrieb des Rotors erhalten.
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Im Betrieb wird der Rotor 6 durch den Antriebsmotor 25 in eine verhältnismässig
hohe zum Schleudern der Masse geeignete Drehzahl versetzt. Falls teilweise aufgelöste
Altpapiermasse verarbeitet werden soll, wird diese z.B. von einem Stofflöser durch
die Zuführleitung 17 in das Gehäuse 1 eingeführt. Durch die Drehung des Rotors 6
wird diese Masse, welche bereits aufgelöste Papierfasern wie auch flächige Teile,
z.B. Papierklumpen, Folienstücke usw. sowie einen Anteil an Wasser enthält, zuerst
gegen das Sieb 3 geschleudert, so dass ein Teil der Fasern durch das Sieb in den
Auffangbehälter 21 gelangen kann. Der nicht-
durchgetretene Teil
wird von den Räumschaufeln 8 erfasst, in die Höhe geworfen und gleitet entlang der
Führungsfläche 12 von neuem in den Bereich des Rotors 6, worauf sich dieser Vorgang
wiederholt. Auf die Weise entsteht eine sehr intensive Verwirbelung der Masse, wobei
sich diese unter dem Einfluss der verstellbaren Führungsleisten 16 zum Ausgangsschacht
18 bewegt. Bei dieser Verwirbelung und Bewegung werden einerseits freie Papierfasern
durch das Sieb 3 ausgeschieden und unaufgelöste Papierstücke weiter aufgelöst.
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Folienstücke bleiben hingegen auf dem Sieb 3 und werden bei der Verwirbelung
praktisch nicht weiter zerkleinert. Sie gelangen letztlich als Ueberlaufsstoff in
den Ausgangsschacht 18.
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In gleicher Weise kann auch Zellstoff oder Holzschliff für die Herstellung
von Papier in der Vorrichtung behandelt werden. In diesem Fall wird in einem Stofflöser
gebildete Faserstoffsuspension in den Behälter 1 eingeführt. Dabei können entweder
Verunreinigungen, wie z.B. Holzsplittern,als Ueberlauf durch den Ausgangsschacht
18 ausgeschieden werden.
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Die den Durchlaufstoff bildenden Fasern gelangen wie vorher in den
Sammelbehälter 21. Der Zellstoff oder Holzschliff kann jedoch auch mit der vorliegenden
Vorrichtung fraktioniert werden, wenn die Lochung des Siebes 3 in geeigneter Weise
gewählt wird. Dabei können kürzere Fasern als Durchlaufstoff durch das Sieb 3 in
den Sammelbehälter 21 gelangen, während die längeren Fasern den Ueberlaufstoff bilden
und in den Ausgangsschacht 18 gelangen.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen der
Führungsfläche 12. So ist die Führungsfläche 12 nach der Figur 4 wesentlich kürzer,
als die nach den Figuren 2 3.
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Die Fürungsrippn 13 können entfallen.
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Nach der Figur 5 ist die Führungsfläche 12 durch einen bogenförmigen
Einsatz 12' sowie einen ebenen Deckel 12" gebildet. Unter Umständen kann der Einsatz
12' sogar entfallen.
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Anhand der icJur 5 kann gleichzeitig auch die Wirkungsweise der Vorrichtung
näher erläutert werden.
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Die Paserstoftmasse wird in den Behälter 1 in der Richtung des vollgezeichneten
oder gestrichelt gezeichneten Pfeiles P eingeführt und gelangt in den Achsenbereich
des Rotors 6.
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Darauf wird sie von den Schaufeln 8 oder 10 erfasst und gegen das
Sieb 3 geworfen. Durch die Zufuhr in den Achsenbereich des Rotors 6 wird die Möglichkeit
erhalten, dass die zugeführte Masse zwischen die Schaufeln gelangt, so dass sie
von den zllm schleudern dienenden kürzeren Schaufeln 10 in der Richtung des Pfeiles
R unter einem verhältnismässig steilen Winkel gegen das Sieb 3 geworfen wird. Dadurch
wird einerseits die Auflösung von nicht vollständig aufgelösten Papierfasern unterstützt,
andererseits auch das Eindringen bereits auf gelöster Papierfasern in die Oeffnungen
des Sieb 3 und durch diese hindurch. Die längeren Schaufeln 8 beteiligen sich zwar
auch an dieser Schleuderwirkung, ihre Hauptaufgabe ist jedoch das Räumen des Siebes,
wie es durch die von der unteren Schaufel 8 geschobene Papiermasse 0 angedeutet
ist.
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Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach der Figur 6, welche im
übrigen der Vorrichtung nach den Figur 1 bis 3 entspricht, ist das Zuführrohr 17
durch einen Zuführtrog 30 ersetzt. Der Zuführtrog 30 hat eine Ueberlaufkante 31,
über
welche die Masse in das Gehäuse 1 fällt.
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Wie aus der Figur 6 ersichtlich ist, erstreckt sich der Zuführtrog
30 über eine Länge M des mit dem Sieb 3 versehenen Teiles des Gehäuses 1, welche
grösser ist als dessen Hälfte.
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Der restliche Abschnitt N ist mit Zufiihrleitungen 14 für Wasser versehen.
Bei dieser Anordnung wird der Siebvorgang im Abschnitt M nur unter dem Einfluss
des in der zugeführten Masse enthaltenen Wassers durchgeführt. Mit frischzugeführtem
Wasser aus den Leitungen 14 wird nur der Ueberlaufstoff gespült, der darauf in den
Ausgangsschacht 20 gelangt. Es versteht sich jedoch, dass bei zugeführtem Material
mit höherer Stoffdichte auch Zuführleitungen für Wasser im Abschnitt M angeordnet
sein können.
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Die Figur 8 zeigt eine Vorrichtung mit einem Gehäuse 1, das symmetrisch
ausgebildet ist und in der Mitte einen Ausgangsschacht 20 aufweist. Entsprechend
sind zwei Sammelbehälter 21 vorgesehen.
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Die Figuren 9 und 10 zeigen zwei mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung
mit zwei Rotoren mit parallelen Achsen. Der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis
3 entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform nach der Figur 9 befindet sich im Gehäuse
1 über dem Rotor 6 ein zweiter Rotor 40,der ähnlich ausgebildet sein kann, wie der
Rotor 6. Dieser dient zum Zurückschleudern der vom Rotor 6 in die Höhe geworfenen
Faserstoffmasse zurück auf den Rotor 6.
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Eine ähnliche Wirkung findet bei der Ausführungsform nach der Figur
10 statt, wobei jedoch zwei gleiche Rotoren 6 auf
gleicher Höhe
vorgesehen sind, welche beide mit Sieben 3 zusammenwirken.
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Die Figur 11 zeigt schliesslich eine mögliche Anordnung der Schaufeln
8 oder 10 auf der Welle 7 des Rotors 6. Hier sind die Schaufeln unter einem Winkel
zur Achse A der Welle 7 angestellt. Dadurch wird der Transport der behandelten Faserstoffmasse
in axialer Richtung des Gehäuses 1 zum Ausgangsschacht I unterstütrzt so dass unter
Umständen die einstellbaren Führunqsrippen lG entfallen können. Andererseits können
sie Schaufeln und die Führungsrippen entgegengesetzt wirken, wodurch die axiale
Bewegung der Masse in der Vorrichtung verzögert oder eine interne Umwälzbewegung
erzielt werden kann.
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In der Figur 5 ist auch eine weitere Möglichkeit der Zufuhr von Wasser
in den Behälter 1 angedeutet. So kann der Hohlraum 7' der Welle 7 des Rotors 6 an
eine nichtdargestellte Wasserleitung aneschlossen sein. Die Welle 7 ist dann mit
Bohrungen 7" versehen, durch welche das Wasser nach Aussen ausströmen kann.
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Es versteht sich, dass das Sieb 3 nicht die Form einer halbzylindrischen
Fläche zu haben braucht, wie in einigen der Figuren dargestellt. Es kann, wie in
Figur 5 dargestellt, auch ebene Abschnitte 3' haben, die sich an die zylindrische
Fläche anschliessen. Andererseits kann die durch das Sieb gebildete zylindrische
Fläche auch kleiner als ein Halbzylinder sein, wie z.B. in Figur 10 dargestellt.
Schliesslich braucht das Sieb nicht zylindrisch zu sein, sondern es kann allgernein
die Form einer Rotationsfläche haben. So kann es z.B. konisch sein oder aus mehreren
zylindrischen Abschnitt verschiedener Durchmesser zusammengesetzt sein.
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Faserstoffmasse mit hoher Stoffdichte kann der Vorrichtung getrennt
von Wasser zugeführt werden. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 bis 8 kann
in diesem Fall der Trog 30 der Zufuhr von Wasser dienen, während die Faserstoffmasse
getrennt z.B. durch Rohre nach der Art der Rohre 17 zugeführt werden kann.
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