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Vorrichtung zum Zerstören einer
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inneren Struktur von Stoffen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Zerstören einer inneren Struktur von Stoffen, insbesondere zum Verspröden von
Stoffen aus zellulosehaltigen Fasern,mit zwei durch einen Motor angetriebenen, gegeneinander
arbeitenden Elementen mit einander zugewandten Druckflächen, durch die auf die dazwischen
liegenden Fasern ein zum Verspröden ausreichender Druck ausübbar ist.
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Bei der Herstellung von Füllstoffen für die chemische Industrie, insbesondere
bei der Herstellung derartiger Füllstoffe aus zellulosehaltigen, faserigen Materialien,
wird gefordert, daß die Füllstoffe ein möglichst hohes Schüttgewicht und möglichst
gute Fließeigenschaften haben, damit diese beim späteren Vermischen mit dem Kunststoffmaterial
eine homogene Mischung ergeben.
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Dies ist nicht der Fall, wenn die Füllstoffe aufgrund ihrer inneren
Struktur so beschaffen sind, dass sie zum Verfilzen und Verwatten neigen, somit
schlechte Fließeigenschaften besitzen und folglich beim Vermischen mit dem Kunststoff
kein homogenes Gemisch ergeben, sondern teilweise noch flockenähnlich in dem Kunststoff-Füllstoffgemisch
vorliegen. In derartigen Fällen ist es erforderlich, diese innere Struktur zu zerstören
und eine andere Struktur zu erreichen, die diese negativen Eigenschaften nicht aufweist.
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Es ist beispielsweise bekannt, daß zur Herstellung von Füllstoffen
eine Vielzahl faserartiger zellulosehaltiger Stoffe verwendbar ist, die durch Mahlen
zerkleinert werden.
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Mit sämtlichen bekannten Zerkleinerungsvorrichtungen für derartige
Stoffe ist es jedoch nicht möglich, die faserige Struktur derart zu verändern, daß
die erhältlichen Füllstoffe ausreichend gute Fließeigenschaften aufweisen und weder
verfilzen noch verwatten, so daß die in Mahlvorrichtungen jeglicher Art erkleinerten
faserigen und zellulosehaltigen Stoffe sich nicht als Füllstoffe für die chemische
Industrie eignen.
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Aus der DE-PS 8 79 951 und der DE-PS 9 53 766 ist bekannt, daß die
Fließeigenschaften zerkleinerter zellulosehaltiger Fasern dadurch verbessert werden
können, daß die chemische Struktur dieser zellulosehaltigen Fasern vor dem Zerkleinern
so verändert wird, daß die Faser versprödet oder verhornt und somit hart und glasig
wird. Derart vorbehandelte Fasern werden bei dem sich anschliessenden Zerkleinern
zerstört, so dass der Füllstoff keine faserige Struktur mehr aufweist und folglich
gute Fliesseigenschaften besitzt sowie nicht mehr zum Verwatten oder Verfilzen neigt.
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Ein derartiges Verspröden der Fasern ist durch einen entsprechend
großen Druck auf die Fasern erreichbar, wodurch sich eine Herabsetzung des Polymerisationsgrades
der Fasern einstellt.
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Bereits in der DE-PS 9 53 766 wurden Versuche beschrieben, die zeigten,
daß eine derartige Herabsetzung des Polymerisationsgrades bei sämtlichen bekannten
Schlag-oder Hammermühlen nicht eintritt, so daß zwar bei beliebig langem Mahlen
zellstoffhaltiger Fasern in den bekannten Schlag- oder Hammermühlen ein feinkörniges
Pulver entsteht, das jedoch eine derartige Veränderung des Polymerisationsgrades
der Zellulose nicht zeigt und somit immer noch eine faserige Struktur und die damit
verbundenen Nachteile, wie schlechte Fließeigenschaften, Neigung zum Verfilzen und
zu geringes Schüttgewicht, besitzt.
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Die einzige Möglichkeit, eine derartige Herabsetzung des Polymerisationsgrades
zu erreichen, besteht gemäß der DE-PS 9 53 766 darin, eine in der Gummiindustrie
bekannte Plastifiziermaschine zu verwenden, bei welcher die zellstoffhaltigen Fasern
zwischen einem oder mehreren Walzenpaaren hindurchgeführt und dabei gequetscht werden,
wobei der für die Herabsetzung des Polymerisationsgrades erforderliche Druck auf
die Fasern entsteht, so daß diese verspröden und durch ein sich anschließendes Zerkleinern
in einer bekannten Schlag- oder Hammermühle zu einem Füllstoff mit den bereits beschriebenen
vorteilhaften Eigenschaften verarbeitet werden können.
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Der Nachteil der genannten Vorrichtung besteht darin, daß diese bei
Fasern mit einer glatten oder rutschigen
Oberfläche nicht funktioniert,
da diese Fasern von den Walzenpaaren nicht eingezogen werden. Damit können feuchte,
ölige, mit Chemikalien behandelte oder mit Kunststoff beschichtete faserige Stoffe
nicht versprödet und somit auch nicht zu Füllstoffen mit den gewünschten Eigenschaften
verarbeitet werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zum Verspröden zellulosehaltiger Fasern zu schaffen,
die möglichst einfach aufgebaut ist und ein Verspröden aller denkbaren Arten von
zellulosehaltigen Fasern ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Element eine mittels eines durch
den Motor angetriebenen Exzenters in eine oszillierende Bewegung versetzbare Kammer
mit mindestens einer als erste Druckfläche dienenden Prallfläche ist, die sich im
wesentlichen quer zu einer Oszillationsrichtung der Kammer erstreckt, daß das zweite
Element mindestens ein in der Kammer beweglicher Schlagkörper mit mindestens einer
als zweite Druck fläche dienenden Schlagfläche ist und daß der Schlagkörper eine
Masse besitzt, die zusammen mit einem Hub und einer Drehzahl des Exzenters derart
wählbar ist, daß der Schlagkörper bei einem jeden Oszillationszyklus einmal gegen
die Prallfläche schlägt und dabei die innere Struktur der zwischen Prallfläche und
Schlagfläche liegenden Fasern zerstört, d.h.
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bei zellulosehaltigen Fasern diese versprödet oder verhornt.
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Die Vorteile dieser Vorrichtung sind darin zu sehen, dass diese sehr
einfach aufgebaut ist und Fasern beliebiger Beschaffenheit mit grosser Effizienz
versprödet.
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Entscheidend für die einwandfreie Funktion der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist die Tatsache, dass durch den Exzenterantrieb die in oszillierende
Bewegungen versetzbare Kammer derart grossen Beschleunigungen unterliegt, dass die
darin beweglich gelagerten Schlagkörper mit einer derartigen Wucht auf die Prallflächen
auftreffen, dass eine für das Verspröden oder Verhornen der zellulosehaltigen Fasern
ausreichende Schlagintensität, d.h. Schlagkraft pro Flächeneinheit,auf diese einwirkt.
Es ist zu betonen,.dass in der erfindungsgemässen Vorrichtung ausschliesslich ein
das Verspröden bewirkender Schlag auf die Fasern ausgeübt werden soll und es nicht
erwünscht ist, dass gleichzeitig durch die Schlagkörper ein Zerkleinern oder Zermahlen
dieser versprödeten Fasern erfolgt, da dies mit Schwingmühlen, bei denen Mahlgut
zwischen Mahlkörpern in einer Mahlkammer hauptsächlich zerrieben wird, wesentlich
effizienter durchführbar ist. Der grundsätzliche Unterschied zwischen der erfindungsgemässen
Vorrichtung und sämtlichen bekannten Schwingmühlen ist also darin zu sehen, dass
gemäss der Erfindung nur ein Verspröden zellulosehaltiger Fasern durch einen ausreichend
intensiven Schlag bewirkt wird und kein oder nur ein unwesentliches Zerkleinern
oder Zerreiben dieser Fasern erfolgt.
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Das bisher erläuterte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung
besitzt nur eine einzige Prallfläche, so dass bei jedem Oszillationszyklus der Kammer
nur
einmal ein Schlag auf die zwischen Prall- und Schlagfläche liegenden Fasern ausgeführt
wird. Um die Leistung der erfindungsgemässen Vorrichtung zu steigern, ist bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Kammer eine weitere, gegenüber
der ersten im Abstand angeordnete Prallfläche besitzt, und dass der Schlagkörper
zwischen den Prallflächen angeordnet ist, mindestens zwei Schlagflächen besitzt
und bei jedem Oszillationszyklus jeweils einmal mit jeder seiner Schlagflächen gegen
jeweils eine der Prallflächen schlägt. Dadurch konnte die auf die Fasern einwirkende
Zahl der Schläge verdoppelt und auch die Schlagintensität vergrößert werden, wobei
davon ausgegangen werden kann, dass die zellstoffhaltigen Fasern in der oszillierenden
Kammer derart verwirbelt werden, dass bei jedem Auftreffen der Schlagkörper auf
eine der Prallflächen ungefähr die gleiche Zahl von Fasern versprödet wird.
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Selbstverständlich sind zur einwandfreien Funktion der oben beschriebenen
verbesserten Ausführungsformen die Drehzahl und der Hub des Exzenterantriebs, die
Masse der Kugeln sowie der Abstand zwischen den beiden Prallflächen so zu wählen,
dass der Schlagkörper in erz in dungsgemässer Weise mit ausreichend grosser Wucht
gegen die jeweilige Prallfläche schlägt und dadurch die Fasern versprödet. Beispielsweise
kann dabei der Abstand der Praliflächen durch den Querschnitt der Kammer, die Masse
der Schlagkörper und der Hub des Exzenters vorgegeben
werden, so
dass die Drehzahl diesen vorgegebenen Parametern angepasst werden muss.
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Eine ganz besonders grosse Schlagintensität beim Aufprall des Schlagkörpers
auf der jeweiligen Prallfläche ist erreichbar, wenn die Masse des Schlagkörpers
sowie die Drehzahl und der Hub des Exzenters so gewählt sind, dass sich die jeweilige
Prallfläche beim Auftreffen des Schlagkörpers entgegengesetzt zu diesem bewegt,
wobei im Fall zweier Prallflächen angenommen wird, dass der Abstand der beiden Prallflächen
fest vorgegeben ist.
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Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass
mindestens ein Schlagkörper in der Kammer vorgesehen ist. Die Verwendung eines einzigen
Schlagkörpers ist jedoch sehr uneffektiv, da dieser, wenn er kleine Schlagflächen
aufweist, nur sehr wenige Fasern versprödet und im Fall einer sehr grossen Schlagfläche
ebenfalls uneffektiv arbeitet, da diese sich einer ungleichmässigen Verteilung der
Fasern zwischen Schlag-und Prallfläche sehr schlecht anpassen kann, so dass sich
dabei ebenfalls nur eine geringe Ausbeute versprödeter Fasern ergibt. Aus diesen
Gründen ist es sehr vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Schlagkörpern vorgesehen
ist, die so gross ist, dass jede der Prallflächen bei einem Auftreffen der Schlagkörper
von einer Schicht dieser Schlagkörper vollflächig bedeckt ist. Damit ist zum einen
erreicht, dass die zur Verfügung stehenden Prall- und Schlagflächen voll ausgenützt
werden, und andererseits
gewährleistet, dass sich die einzelnen
Schlagkörper der jeweils zwischen Prallflächen und Schlagflächen liegenden Schicht
aus Fasern optimal anpassen können, so dass eine grösstmögliche Ausbeute an versprödeten
Fasern pro Auftreffen der Schlagkörper auf den Prallflächen erreichbar ist.
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Damit die Schlagkörper den oszillierenden Bewegungen der Kammer exakt
folgen und zwischen dem Auftreffen auf den Prallflächen keine Taumelbewegungen ausführen
oder auch gegeneinanderstossen und somit der senkrecht zu den Prallflächen gerichtete
und zum Verspröden der Fasern erfordrliche Impulsanteil kleiner wird, ist es bei
einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die sehr effektiv arbeiten
soll, von Vorteil, wenn die Kammer Führungen für die Schlagkörper besitzt. Damit
ist mit einem Minimum von der Vorrichtung über den Motor zugeführter Antriebsenergie
ein Maximum an versprödeten Fasern herstellbar.
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In besonderen Fällen ist vorgesehen, dass zumindest eine der Prallflächen
gekrümmt ist. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Schlagkörper nach
ihrem Auftreffen auf der Prallfläche wieder in eine bestimmte Richtung beschleunigt
werden sollen, so dass die Form der Prallfläche eine gewisse Fokussierungswirkung
auf die Schlagkörper ausübt und diese in eine bestimmte
Richtung
lenkt. Außerdem kann eine gekrümmte Prallfläche zu einer besseren Durchmischung
des in der Kammer vorliegenden faserigen Stoffes führen, da die Fasern durch die
Schlagkörper nicht nur einem Druck zum Verspröden ausgesetzt, sondern gleichzeitig
in eine vorwählbare Richtung beschleunigt werden können.
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Bei einer möglichst einfachen und dennoch effektiven Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Prallflächen im wesentlichen eben ausgebildet,
wobei im Fall zweier Prallflächen diese parallel zueinander angeordnet sind und
die Schlagkörper senkrecht zu diesen Prallflächen auftreffen, so daß die Schlagkörper
keine in Richtung einer Ebene der Prallflächen weisenden Beschleunigungen erfahren
und somit die größte Schlagintensität beim Auftreffen auf den Prallflächen besitzen.
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Neben den bisherigen, für ein ausreichendes Verspröden der zellulosehaltigen
Fasern aufeinander abzustimmenden Größen wie Drehzahl und Hub des Exzenters, Masse
der Schlagkörper sowie Abstand der Prallflächen voneinander ist auch noch die effektive
Berührungsfläche zwischen Schlagfläche und Prallfläche, d.h. der Bereich, innerhalb
dessen die Schlagfläche vollflächig auf der Prallfläche aufliegt, von entscheidender
Bedeutung, da für den Druck auf die Fasern die Schlagintensität, also die pro Flächeneinheit
wirkende Kraft maßgebend ist, denn nur innerhalb dieses Bereiches wird eine zwischen
Schlag-
und Prallfläche liegende Faser versprödet. Diese effektive Berührungsfläche ist
beispielsweise bei Verwendung von Kugeln als Schlagkörper und ebenen Prall flächen
nur punktförmig. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Schlagkörper den
jeweiligen Prallflächen angepasste Schlagflächen besitzen, so dass bei jedem Auftreffen
eines Schlagkörpers auf einer der Prallflächen eine möglichst große Zahl von Fasern
verhornt wird. Selbstverständlich ist dabei zu berücksichtigen, daß die Schlagintensität
ausreichend groß sein muß, d.h. daß die effektive Berührungsfläche zwischen Prall-
und Schlagfläche und die übrigen, bereits für das erfindungsgemäße Funktionieren
genannten Parameter, wie Drehzahl und Hub des Exzenters, Masse der Schlagkörper
und,im Fall zweier Prallflächen deren Abstand,aufeinander abgestimmt sein müssen.
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Um gegebenenfalls ein gutes Durchmischen des in der Kammer vorliegenden
faserigen Stoffes und somit ein gleichmäßiges Verhornen sämtlicher in der Kammer
vorliegender Fasern zu erreichen, ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen,
daß der oszillierenden Bewegung der Kammer noch quer zu dieser gerichtete Bewegungen
überlagert sind.
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Schließlich ist das optimale Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch noch davon abhängig, daß die Kammer eine für das Verhornen der Fasern möglichst
optimale Menge des faserigen Stoffes enthält, da sowohl bei einem zu großen Füllgrad
wie auch bei einem zu kleinen Füllgrad die Verhornungsleistung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung schlecht ist. Aus diesem
Grund ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Kammer mit Zuführ- und Abführeinrichtungen für den Stoff versehen ist,
die eine Regulierung eines Füllgrades der Kammer ermöglichen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsformen
der Erfindung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
geschnitten längs Linie 1-1 in Fig. 2; Fig. 2 eine Schnittansicht längs Linie 2-2
in Fig. 1 und Fig. 3 eine Schn;.ttansicht ähnlich Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer als Ganzes mit 10 bezeichneten
erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt im einzelnen ein Gestell 12, bestehend aus
einem auf einer Bodenfläche aufliegenden rechteckigen Rahmen 14, von dem aus sich
vier jeweils in Ecken eines zum Rahmen 14 parallel liegenden Rechtecks angeordnete
Stützen 16 von der Bodenfläche weg nach oben zu einem parallel zum Rahmen 14 liegenden
Rahmen 18 erstrecken, welcher die Stützen 16 an ihren, der Bodenfläche abgewandten
Enden
miteinander verbindet. Der Rahmen 18 besitzt zwei parallel zueinander liegende kurze
Seitenteile 20 sowie zwei lange, ebenfalls parallel zueinander liegende lange Seitenteile
22.
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Eine langgestreckte, einen rechteckigen Querschnitt aufweisende, rohrähnliche
Kammer 24 besitzt eine parallel zu den langen Seitenteilen 22 verlaufende Längsache
und ist relativ zu dem Gestell 12 so angeordnet, dass sie jeweils zwischen den paarweise
durch die kurzen Seitenteile 20 verbundenen Stützen 16 hindurchverläuft und beiderseits
über das Gestell 12 überstehende Endstücke 26 und 28 aufweist. Ausserdem ist die
Kammer 24 relativ zu dem Gestell 12 so ausgerichtet, dass zwei parallel zueinander
verlaufende Seitenflächen 30 der Kammer 24 parallel zu den Stützen 16 verlaufen
und ein der Bodenfläche zugewandtes Bodenteil 32 sowie ein dazu paralleles Deckelteil
34 der Kammer 24 jeweils in einer zu dem Rahmen 18 parallelen Ebene liegen.
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Die Lagerung der Kammer 24 an dem Gestell 12 erfolgt über vier zu
den Stützen 16 parallele Führungsleisten 36, welche paarweise die Kammer 24 längs
der Seitenflächen 30 einrahmen, wobei jeweils ein Paar einerseits mit einem der
kurzen Seitenteile 20 und andererseits mit einer zu dem kurzen Seitenteil 20 parallel
liegenden Traverse 38 verbunden ist, die zwischen dem jeweiligen kurzen Seitenteil
20 und dem Rahmen 14 an den entsprechenden beiden Stützen 16 befestigt ist.
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Bevorzugterweise sind zur exakten Führung der Kammer 24 in den Führungsleisten
36 an den Seitenflächen 30 der Kammer 24 Führungsklötze 40 vorgesehen, welche in
die Führungsleisten 36 eingreifen und längs dieser parallel zu den Stützen 16 verschieblich
sind. Somit ist die Kammer 24 als Ganzes parallel zu einer Längsrichtung der Stützen
16 verschieblich, wobei die Längsrichtung der Kammer 24 im wesentlichen parallel
zu den langen Seiten 22 verläuft.
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Damit die Kammer relativ zu dem Gestell 12 in der beschriebenen Richtung
hin und her verschoben werden kann, ist auf dem Rahmen 14 unterhalb der Kammer 24
ein Motor 42 mit einem Exzenter 44 angeordnet, welcher über eine Pleuelstange 48
an einer an dem Bodenteil 32 der Kammer 24 gehaltenen Lagerung 50 angreift, so daß
dadurch die Kammer 24 mittels des über den Motor 42 angetriebenen Exzerters 44 in
Längsrichtung der Stützen 16 um einen durch den Exzenter 44 vorgegebenen Hub in
Richtung der Bodenfläche oder von dieser weg in oszillierende Bewegungen versetzbar
ist.
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Damit die Kammer 24 durch den Exzenter 44 nur ausgehend von einer
Mittelstellung bewegt werden muss, wird diese Mittelstellung durch jeweils zwei
obere Druckfedern 52, die sich an dem Rahmen 18 und dem Deckelteil 34 abstützen,
und zwei untere Druckfedern 54, die sich an dem Bodenteil 32 und an mit den Traversen
38 verbundenen Halterungen 56 abstützen, vorgegeben. Der
Vorteil
dieser zusätzlichen Druckfedern ist darin zu sehen, daß die Kammer 24 nicht mehr
mit ihrer gesamten Masse über die Pleuelstange 48 auf den Exzenter 44 wirkt und
somit durch den Exzenter 44 entgegen der Schwerkraft jedesmal angehoben werden muß,
sondern nur noch ausgehend von ihrer Mittelstellung entgegen der Wirkung der Druckfedern
52 und 54 um den halben Hub des Exzenters 44 auszulenken ist.
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Das Endstück 26 ist mit einem Anschlußstutzen 58 zur Zufuhr des Stoffes
aus zellulosehaltigen Fasern versehen, durch welchen dieser in einen Vorraum 60
in einem Inneren der Kammer 24 einleitbar ist. Dieser Vorraum 60 ist von einem Schlagkörper
64 beinhaltenden Teil der Kammer 24 durch eine gelochte und sich quer zu den Seitenteilen
30 und dem Bodenteil 32 sowie dem Deckelteil 34 erstreckende Wand 62 abgetrennt.
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Desgleichen besitzt auch das Endstück 28 einen Anschlußstutzen 66
zum Ableiten der versprödeten Fasern,der sich ebenfalls an einen Vorraum 68 im Inneren
der Kammer 24 anschließt, welcher seinerseits durch eine gelochte Wand 70, die parallel
zur Wand 62 verläuft, von dem die Schlagkörper 64 beinhaltenden Teil der Kammer
24 abgetrennt ist.
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Der sich zwischen den gelochten Wänden 62 und 70 erstreckende Teil
der Kammer 24 ist mit einer Vielzahl von Schlagkörpern 64 gefüllt, die bei stillstehendem
Exzenter
44 auf dem Bodenteil 32 liegen. Die Zahl der Schlagkörper 64 wird dabei bevorzugterweise
so groß gewählt, daß ein sich zwischen den Wänden 62 und 70 erstreckender Bereich
des Bodenteils 32 mit einer einzigen Schicht dieser Schlagkörper 64 möglichst vollflächig
abgedeckt ist. Die Form dieser Schlagkörper kann dabei zunächst beliebig gewählt
werden. Bevorzugterweise verwendet man jedoch kugel- oder würfelförmige Schlagkörper
64. In dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind kugelförmige Schlagkörper
64 eingezeichnet, deren Größe so gewählt ist, daß eine Breite des Bodenteils 32
einem ganzzahligen Vielfachen des Kugeldurchmessers entspricht. Desgleichen wird
auch die Länge- einee zwischen den Wänden 62 und 70 liegenden Bereichs des Bodenteils
32 ebenfalls so gewählt, daß diesereinem ganzzahligen Vielfachen des Kugeldurchmessers
entspricht.
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Zur Führung der Schlagkörper 64 sind in der Kammer 24 Führungsstäbe
72 vorgesehen, die sich parallel zu den Führungsleisten 36 von dem Bodenteil 32
zu dem Deckelteil 34 erstrecken und somit sämtliche quer zu dieser Richtung verlaufende
Bewegungen der Schlagkörper 64 unterbinden. Bevorzugterweise sind diese Führungsstäbe
72 in einer derart großen Zahl vorgesehen, daß jeder der Schlagkörper für sich geführt
zist. Beispielsweise ist es denkbar, daß jeder Schlagkörper 64 in seiner Mitte eine
Bohrung besitzt, durch welche jeweils einer der Führungsstäbe 72 hindurchverläuft.
Eine weitere
Möglichkeit ist auch eine äußere Führung der Schlagkörper
64. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnung von kugelförmigen Schlagkörpern
64 ist es möglich, daß die Führungsstäbe 72 in den Freiräumen zwischen den Kugeln
angeordnet sind und einen derartigen Durchmesser aufweisen, daß jeder der Führungsstäbe
72 vier, um einen solchen Zwischenraum angeordnete, kugelförmige Schlagkörper 64
führt. Des weiteren ist ebenfalls denkbar, eine Bewegungsrichtung der Schlagkörper
64 nicht durch Führungsstäbe 72 oder parallel zu den Seitenflächen 30 verlaufende
Führungsflächen vorzugeben, sondern die Schlagkörper 64 mittels elastischer Elemente
innerhalb der Kammer 24 aufzuhängen, die eine freie Bewegung der Schlagkörper 64
zwischen dem Deckelteil 34 und dem Bodenteil 32 ermöglichen.
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Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung funktioniert
folgendermaßen: Durch Einschalten des Motors 42 wird der Exzenter 44 in Bewegung
gesetzt, der über die Pleuelstange 48 die Kammer 24 in oszillierende Bewegungen
versetzt. Der Hub und eine Drehzahl des Exzenters 44 sind nun so zu wählen, daß
die Schlagkörper 64 in der Kammer 24 von dem Bodenteil 32 abheben und bei einem
jeden Oszillationszyklus wieder auf dem Bodenteil 32 aufschlagen. Damit bildet das
Bodenteil 32 eine Prallfläche, auf welcher die Schlagkörper 64 mit einer dem Bodenteil
32 zugewandten Schlagfläche auftreffen. Werden nun in eine derart oszillierende
Kammer 64 durch den Anschlußstutzen 58 in den
Vorraum 60 zellulosehaltige
Fasern eingeführt, so werden diese aufgrund der oszillierenden Bewegung der Kammer
24 die durchlöcherte Wand 62 passieren und anschliessend den Schlagkörpern 64 ausgesetzt
sein. Sofern die Masse der Schlagkörper 64, der Hub sowie die Drehzahl des Exzenters
44 so aufeinander abgestimmt sind, dass die Schlagkörper 64 mit einer genügend grossen
Schlagintensität auf die auf dem Bodenteil 32 liegenden Fasern aufschlagen, werden
die Fasern versprödet. Selbstverständlich ist als für die Schlagintensität in Betracht
zu ziehende Fläche nur eine Berührungsfläche zwischen dem jeweiligen Schlagkörper
64 und dem Bodenteil 32 massgebend. Diese ist z.B. bei Kugeln sehr klein, so dass,
bezogen auf dieselbe Masse der Schlagkörper 64, eine geringere Aufprallgeschwindigkeit
der Schlagkörper 64 auf dem Bodenteil 32 notwendig ist als z.B. bei kubischen Schlagkörpern,
die mit einer ihrer Seitenflächen auf dem Bodenteil 32 aufschlagen. Der Nachteil
der kugelförmigen Schlagkörper ist jedoch wiederum darin zu sehen, dass hier nur
ein geringer Teil der Fläche des Bodenteils 32 als effektive Fläche zum Verspröden
der darauf liegenden Fasern ausnützbar ist.
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Die Strecke, die die Fasern zwischen der Wand 62 und der Wand 70 in
Längsrichtung der Kammer 24 durchlaufen sollen, ist so zu wählen, dass jede der
die Wand 62 passierenden Fasern auf ihrem Weg bis zur Wand 70 eine ausreichende
Zahl versprödender Schläge erhält und somit nahezu alle die Wand 70 passierenden,
in den Vorraum 68 eintretenden und diesen durch den Anschlussstutzen 66 verlassenden
Fasern im wesentlichen versprödet sind.
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Bei der eben beschriebenen Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wurde nur in Betracht gezogen, daß die Schlagkörper 64 von dem Bodenteil 32 abheben
und wieder auf dieses aufschlagen. Die Drehzahl und der Hub des Exzenters 44 können
in Verbindung mit der Masse der Schlagkörper 64 jedoch so groß gewählt werden, daß
die Schlagkörper sowohl auf dem Bodenteil 32 wie auch auf dem Deckelteil 34 aufschlagen,
so daß für ein Verspröden der Fasern zwei zueinander parallele, gleichgrosse Prallflächen
zur Verfügung stehen, wobei wiederum sichergestellt sein muss, dass auch die Schlagintensität,
mit welcher die Schlagkörper 64 auf dem Deckelteil 34 au.-schlagen, für ein Verspröden
der Fasern ausreicht. Somit schlagen pro Oszillationszyklus des Exzenters 44 die
Schlagkörper 64 nicht nur auf einer Prallfläche, d.h.
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dem Bodenteil 32, sondern auch noch auf einer zweiten Prallfläche,
d.h. dem Deckelteil 34,auf, so dass insgesamt die Zahl der die Fasern verspödenden
Schläge pro Oszillationszyklus verdoppelt wird. Die Schlagkörper 64 bewegen sich
alle mehr oder weniger als einheitliche Schicht von dem Bodenteil 32 zum Deckelteil
34 und wiederum zu diesem zurück. Die Führungsstäbe 72 verhindern dabei eventuelle
Kollisionen zwischen den einzelnen Schlagkörpern 64, so dass dadurch deren Impulsanteil
senkrecht zu einer der Prallflächen nicht verringert wird und somit jeder der Schlagkörper
64 mit voller Schlagintensität auf der jeweiligen Prallfläche aufschlägt und ein
Verspröden der zwischen seiner Schlagfläche und der Prallfläche liegenden
Fasern
gewährleistet ist. Das heisst also, dass jedes Durcheinandertaumeln der Schlagkörper
64 zu vermeiden und eine vollkommen synchrone Bewegung sämtlicher Schlagkörper 64
relativ zur Kammer 24 anzustreben ist.
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Durch diese Massnahme des doppelten Aufschlagens der Schlagkörper
64 auf den Prallflächen während eines Oszillationszyklus kann neben einer Vergrösserung
der Schlagintensität auch noch der Durchsatz der zellulosehaltigen Fasern durch
die erfindungsgemässe Vorrichtung gesteigert werden, oder es besteht die Möglichkeit,
die Kammer 24 in Richtung ihrer Längsachse kürzer zu bauen.
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Erfindungsgemäss liegen bevorzugte Werte beim Betreiben der Vorrichtung
ih der letztgenannten Funktionsweise bei Drehzahlen des Exzenters zwischen 100 und
2000 U/min, einem Hub des Behälters zwischen 1 und 50 cm, einem Durchmesser der
Schlagkörper von 1 bis 20 cm bei einer Masse von ungefähr 4 g bis 34 kg und einem
Abstand zwischen dem Bodenteil 32 und dem Deckelteil 34 von 10 bis 100 cm. Der freie
Weg, den die Schlagkörper 64 zwischen den beiden Prall flächen zurücklegen, wird
im allgemeinen so gewählt, dass er ungefähr das 2- bis 5-Fache des Durchmessers
der Schlagkörper 64 beträgt. Mit einer derartigen Vorrichtung können Stoffe mit
Fasern von einer Länge von bis zu 10 cm versprödet werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Drehzahl von ungefähr 1000 U/min, ein
Hub des Exzenters von 3 cm, ein Durchmesser der Schlagkörper von 7 cm und ein Abstand
der Prallflächen von 20 cm, wobei die Masse der Schlagkörper ungefähr 1,45 kg beträgt.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.3, sind die mit
dem ersten Ausführungsbeispiel identischen Teile mit denselben Bezugszeichen versehen
und werden nicht mehr beschrieben.
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Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel zeigt sich darin, daß
die Kammer 24 keinen rechteckigen Querschnitt, sondern einen runden Querschnitt
besitzt.
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Somit stellen bestimmte Bereiche einer inneren Umfangsfläche der rohrförmigen
Kammer 24 die Prallflächen dar, wobei bevorzugterweise die beiden, einander gegenüberliegenden
Prallflächen durch einander gegenüberliegende Bereiche der inneren Umfangsfläche
gebildet werden.
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Wie groß die einzelnen, als Prallflächen zu betrachtenden Bereiche
der inneren Umfangsflächen sind, hängt davon ab, wieviele Schlagkörper 64 in der
Kammer angeordnet sind. Diese sollten, genau wie beim ersten Ausführungsbeispiel,
bevorzugterweise eine einlagige Schicht auf der inneren Umfangsfläche der Kammer
24 bilden, die jetzt nicht mehr vollständig synchron zwischen den jeweiligen Prallflächen
hin und her fliegt.
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Außerdem ist die Kammer 24 nicht wie beim ersten Ausführungsbeispiel
in zu den Stützen 16 parallelen Führungsleisten 36 gelagert, sondern besitzt zwei
fest an ihr gehaltene Führungsarme 73, welche sich bezüglich der Längsachse der
Kammer 24 in radialer Richtung erstrecken und an jeweils an den Stützen 16 gehaltenen
plattenförmigen Teilen 74 drehbar gelagert sind. Diese Art der Lagerung der Kammer
24 führt dazu, daß beim Auf- und Abbewegen der Kammer 24 mittels des Exzenters 44
und der Pleuelstange 48 die Kammer nicht nur wie bisher eine parallel zu den Stützen
16 gerichtete Oszillationsbewegung ausführt, sondern, bedingt durch
den
Führungsarm 73, sich noch zusätzlich senkrecht zu dieser Richtung bewegt.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist aufgrund der gekrümmten Prallflächen
ohne zusätzliche Führungsstäbe 72 nicht mehr gewährleistet, daß die Schlagkörper
nicht vor dem Auftreffen auf die Prallfläche gegeneinanderschlagen, sondern es wird
ein derartiges Durcheinanderfliegen der Schlagkörper in Kauf genommen und sogar
durch die quer zur ursprünglichen Oszillationsrichtung gerichtete Bewegung noch
unterstützt. Dadurch wird zwar insgesamt die auf die zellulosehaltigen Fasern wirkende
Schlagintensität verringert, die Fasern werden aber gleichzeitig wesentlich besser
in der Kammer verwirbelt und vermischt, so dass diese Vorrichtung, vor allem bei
zu Flocken zusammengeballten Fasern, wirkungsvoll arbeitet.
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Selbstverständlich ist es auch denkbar, bei der hier beschriebenen
Kammer 24 Führungsstäbe 72 vorzusehen, so daß die Schlagkörper nicht mehr vor dem
Aufprall auf einer Prallfläche gegeneinanderschlagen, jedoch durch die zusätzliche
Querbewegung und die gekrümmte Prallfläche dennoch ein besseres Vermischen der in
der Kammer 24 enthaltenen Fasern erfolgt.
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Abschließend kann es auch noch bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
vorgesehen sein, ein
Gegeneinanderschlagen der Schlagkörper 64
nicht durch Führungsstäbe 72 oder Führungsflächen zu vermeiden, sondern die Führung
der Schlagkörper 64 so zu gestalten, dass diese untereinander beweglich, beispielsweise
durch Federn, Bänder oder ähnliches, verbunden sind, so dass in der Kammer 24 eine
Matte flexibel miteinander verbundener Schlagkörper vorliegt, die als Ganzes zwischen
den Prallflächen der Kammer 24 hin und her fliegt, sich jeder Art von Prallflächen
anpassen kann und vor allem bei gekrümmten Prallflächen verhindert, dass die Schlagkörper
64 vor dem Auftreffen auf der gegenüberliegenden Prallfläche gegeneinanderschlagen.
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