DE3032039C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beleimen von Holzspänen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beleimen von Holzspänen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus der DE-PS 20 57 594 und der DE-AS 21 13 960 (entsprechend US-PS 37 34 471) bekannt. Diese Holzspanbeleimungsmischer haben zu einer Revolutionierung der Spanbeleimung geführt, weil in ihnen auf kleinstem Raum mit höchster Intensität eine außerordnentlich feine Verteilung des Leims auf der Oberfläche der Späne erfolgen kann, wodurch eine erhebliche Leimeinsparung und auch eine Einsparung an Anlagekosten im Vergleich zu den vorher üblichen, großvolumigen Schub- oder Schleuder- und Wirbel-Mischern erreicht wurde, wie sie aus der Firmenzeitschrift der Draiswerke GmbH, verfaßt von Heinrich Kraft, »Mischer richtig eingesetzt« bekannt sind. Der Wirkungsmechanismus bei diesen sogenannten Ringmischern ist derart, daß das Mischgut von einem weit überkritisch angetriebenen Mischwerk derart beschleunigt wird, daß es sich in Form eines verhältnismäßig dünnen Mischgutringes schraubenlinienförmig an der Innenwand des Mischbehälters bewegt. Die kritische Drehzahl ist dadurch definiert, daß bei ihrem Erreichen an den radial außenliegenden Enden der Mischwerkzeuge eine der Erdbeschleunigung entsprechende Beschleunigung angreift. In diesen Mischgutring wird der Leim direkt eingebracht, und zwar bei den Ausführungsformen nach den erwähnten Veröffentlichungen durch die hohl ausgebildete Mischwerkswelle und radial von dieser abstehende, in den Mischgutring eintauchende Flüssigkeitszugaberohre oder bei einer anderen Ausführungsform gemäß der DE-PS 21 34 305 durch Flüssigkeitszugaberohre, die ortsfest in der Behälterwand angebracht sind und durch diese hindurch in den Innenraum des Mischbehälters geführt sind und mit ihren Auslauföffnungen im Mischgutring enden.

Trotz der erheblichen Vorteile, die die geschilderten Beleimungsmischer konstruktiv und apparativ und verfahrenstechnisch gebracht haben, haftete ihnen der Nachteil an, daß die Holzspäne durch die extrem hohen Beschleunigungskräfte in beträchtlichem Ausmaß be-

schadigt werden, was zu einer unerwünschten Qualitätsminderung bei den aus den Spänen hergestellten Spanplatten führt

Dies gilt insbesondere bei Einsatz minderwertiger Hölzer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, wobei eine Schädigung der Holzspäne weitestgehend unterbleibt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst. Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß die Beschleunigung der Späne sich über einen im Vergleich zu den bekannten Ringmischern verhältnismäßig großen Zeitraum erstreckt, also sehr viel langsamer vonstatten geht. Damit werden die Beschleunigungskräfte, d. h. die zu möglichen Spanschädigungen führenden Kräfte, erheblich reduziert. Es erfolgt also eine kontinuierliche, zeitlich gestreckte Beschleunigung von einer Schubbewegung über eine Schleuder- und Wirbelmischbewegung bis zu einer Ringmischbewegung. Die Leimzugabe erfolgt teilweise noch in die Schubbewegung der Späne und dann in die Schleuder- und Wirbelmischbewegung der Späne, d. h. auch während der Leimzugabe brauchen keine mechanischen Kräfte durch den Leimzugabestellen vorgeordnete Einrichtungen aufgebracht zu werden, die die Späne 3» besonders intensiv durcheinanderwirbeln, um so eine ausreichende Verteilung des Leims auf den Späner zu erzielen. Andererseits erfolgt aber nach der Leimzugabe, wie auch bei den bekannten Verfahren, die vorteilhafte, hochintensive Leimverteilung auf der Oberfläche der Späne in einem Mischgutring. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Späne während der Schleuder- und Wirbelmischbewegung konisch auseinandergezogen. Dadurch wird kontinuierlich das notwendigerweise vergrößerte Volumen w geschaffen, in dem sich die Späne aus der bei der Schubbewegung verhältnismäßig dichten Packung in ein gelockertes Volumen während der Schleuder- und Wirbelmischbewegung verteilen können. Anschließend werden in der Mischzone die für die Mischgutringbildung erforderlichen Tangentialbeschleunigungen erzeugt.

Dadurch, daß die Leimzugabe in der Beschleunigungszone erfolgt, wird es wiederum möglich, die an sich bekannte Leimzugabe durch Druckdüsen (vgl. Anspruch 11) einzusetzen, was zu dem erheblichen Vorteil führt, daß der Leim mit einem geringeren Wasseranteil, als er bisher üblich ist, eingesetzt werden kann. Bisher üblich ist ein Verhältnis von 1:1.

Diese Reduktion des Wassergehaltes führt oazu, daß der Wassergehalt der Holzspäne entsprechend höher sein kann; die energieaufwendige Trocknung der Holzspäne kann also etwas früher beendet werden, als dies derzeit möglich ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 4 bis 10 und 12 bis 14.

In der nachfolgenden Beschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Mischer gemäß der Erfindung im t=i vertikalen Längsschnitt,

F i g. 2 einen abgewandelten Mischer gemäß der Erfindung im vertikalen Teil-Längsschnitt und F i g. 3 einen Querschnitt durch die Mischer nach den Fig. 1 und 2 gemäß der Schnittlinie III-I1I in den Fig. 1 und 2.

Da die in der Zeichnung dargestellten Mischer sich nur in dem in der Zeichnung rechten Bereich unterscheiden, ist der in F i g. 2 dargestellte Mischer in seinem insoweit mit F i g. 1 übereinstimmenden Bereich geschlossen dargestellt. Die Mischer weisen jeweils einen Mischbehälter 1 auf, der aus einem dessen Innenwand bildenden Innentrog 2 und einem den Innentrog umgebenden, die Außenwand bildenden Kühlmantel 3 besteht. Der Mischbehälter 1 ist an seinen Enden durch Stirnwände 4, 5 abgeschlossen. An einem - in den F i g. 1 und 2 rechten — Ende des Mischbehälters 1 ist ein Mischgutzulauftrichter 6 vorgesehen, der tangential von oben in den vom Innentrog 2 und den Stirnwänden 4 und 5 umschlossenen Innenraum 7 des Mischbehälters 1 einmündet. An dem anderen — in den F i g. 1 und 2 linken — Ende ist ebenfalls ein tangential ausmündender Mischgutauslauftrichter 8 vorgesehen. Der Mischbehälter 1 ist in der Horizontalebene hälftig geteilt, wobei die obere Hälfte 9 und die untere Hälfte 10 des Mischbehälters 1 an einer Längsseite durch Scharniergelenke 11 und auf der gegenüberliegenden Längsseite durch Kniehebelverschlüsse 12 lösbar und aufschwenkbar zusammengehalten werden.

Im Mischbehälter 1 ist eine Mischwerkswelle 13 koaxial angeordnet, die in Lagern 14,15 gelagert ist und von einem nicht dargestellten Elektromotor über eine auf der Mischwerkswelle 13 drehfest angebrachte Keilriemenscheibe 16 antreibbar ist. Auf der Mischwerkswelle 13 sind weiterhin außerhalb des Mischbehälters 1, aber in der Nähe der Stirnwände 4, 5 Auswuchtscheiben 17, 18 angebracht. Auf der Mischwerkswelle 13 sind Gewindebuchsen 19 angebracht, in die hohl ausgebildete Mischwerkzeuge 20 eingeschraubt sind. In der Mischwerkswelle 13 ist ein mit dieser umlaufendes Kühlwasserzuführrohr 21 angeordnet, von dem in jedes hohl ausgebildete Mischwerkzeug 20 jeweils ein Kühlwasserrohr 22 abzweigt, so daß das Kühlwasser durch das Kühlwasserzuführrohr 21, die abzweigenden Kühlwasserrohre 22, durch den Innenraum jedes Mischwerkzeugs 20 in den zwischen dem Kühlwasserzuführrohr 21 und der Mischwerkswelle 13 befindlichen Ringraum 23 fließt. Das Kühlwasser gelangt über einen — in den F i g. 1 und 2 rechts vorgesehenen — Kühlwasseranschluß 24 in die Mischwerkswelle 13, wobei der Kühlwasserzufluß in Richtung a in das Kühlwasserzuführrohr 21 und der Kühlwasserablauf in Richtung b aus dem Ringraum 23 erfolgt. Die Lager 14, 15 sind auf Lagerböcken 25, 26 abgestützt.

Der Bereich des Mischbehälters 1, übei den sich der Mischgutzulauftrichter 6 in Längsrichtung des Mischbehälters 1 erstreckt, ist zylindrisch ausgebildet und bildet eine Einzugszone A für das Mischgut, üblicherweise also Holzspäne. In dieser Einzugszone A sind auf der Mischwerkswelle 13 sogenannte Einzugswerkzeuge angebracht, bei denen es sich in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 um schaufelartig ausgebildete Einzugswerkzeuge 27 und bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 um ein schneckenartig ausgebildetes Einzugswerkzeug 28 handelt. Die Einzugswerkzeuge 27 oder 28 dienen dazu, daß durch den Mischgutzulauftrichter 6 in diesen zylindrischen Abschnitt 29 des Mischbehälters 1 fallendes Mischgut in einer primär axial gerichteten Schubbewegung in den nächsten sich

anschließenden, konischen Abschnitt des Mischbehälter gefördert wird. Dieser sich in Durchlaufrichtung 31 des Mischbehälters 1 konisch, d. h. kegelstumpfförmig erweiternde Abschnitt 30 bildet eine Beschleunigungszone B für das Mischgut. An diesen konischen Abschnitt ■> 30 schließt sich ein ebenfalls wieder zylindrischer Abschnitt 32 des Mischbehälters 1 an, der eine sich bis zum Mischgutauslauftrichter 8 erstreckende Mischzone Cund eine sich über die axiale Länge des Mischgutauslauftrichters 8 erstreckende Auswurfzone D bildet. Der u> konische Abschnitt 30 erweitert sich vom Radius r^ zum Radius m des zylindrischen Abschnitts 32. Das Verhältnis der Radien r^ zu rn beträgt 0,6 bis 0,8, bevorzugt etwa 0,75. Der öffnungswinkel λ des konischen Abschnitts 30 beträgt etwa 8 bis 15°, r> bevorzugt etwa !0°. Das axiale Längenverhältnis von Beschleunigungszone B zu Mischzone C beträgt etwa 1 :2. Entsprechend dem konischen Verlauf der Innenwand des Mischbehälters 1 im konischen Abschnitt 30 sind dort die Mischwerkzeuge mit erheblich geringerer radialer Erstreckung ausgebildet als im zylindrischen Abschnitt 32. Aus diesem Grunde sind die in dieser Beschleunigungszone B vorhandenen Mischwerkzeuge mit der Bezugsziffer 20' versehen, wobei die radiale Länge dieser Mischwerkzeuge 20' vom Beginn der 2Ί Beschleunigungszone B, also vom Ende der Einzugszone A an, bis zum Ende der Beschleunigungszone B, also bis zum Beginn der Mischzone C. stetig zunimmt, wie aus der Zeichnung hervorgeht.

In die Beschleunigungszone B münden insbesondere jo zur Leimzugabe zu Holzspäne bestimmte Flüssigkeitszugaberohre 33 (Fig. 1) oder 34 (Fig. 2) ein. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 enden die Flüssigkeitszugaberohre 33 etwa bündig mit der durch den Innentrog 2 gebildeten Innenwand des konischen Abschnitts 30 des Mischbehälters 1. Ihnen kann die Flüssigkeit entweder drucklos zugeführt werden, wie es allgemein üblich ist und beispielsweise in der DE-OS 27 38 971 beschrieben ist. Die Flüssigkeit kann ihnen aber auch unter Druck zugeführt werden. In diesem Fall sind an den inneren Enden der Flüssigkeitszugaberohre 33 Zerstäubungsdüsen 35 angebracht, wie es beispielsweise aus der US-PS 31 63 403 bekannt ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Flüssigkeitszugaberohre 33 im wesentlichen in dem von der Eingabezone A her gesehen vorderen Abschnitt der Beschleunigungszone B angeordnet.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ragen die Flüssigkeitszugaberohre 34 unterschiedlich weit in den Innenraum 7 des Mischbehälters 1 hinein, wobei das von so der Einzugszone A wiederum in Durchlaufrichtung 31 gesehen erste Fiüssigkeitszugaberohr 34' radial am weitesten von der Innenwand in den Innenraum erstreckt, während die in Durchlaufrichtung 31 nachfolgenden Flüssigkeitszugaberohre 34", 34'" und 34"" sich jeweils weniger tief von der Wand in den Innenraum 7 erstrecken, so daß das letzte Flüssigkeitszugaberohr 34"" etwa wiederum bündig mit der Innenwand abschließt Die Flüssigkeitszufuhr kann hier in gleicher Weise drucklos oder unter Druck geschehen, wobei h to jedem Fall der Flüssigkeitsaustritt an dem radial innenliegenden Ende des jeweiligen Flüssigkeitszugaberohres 34 erfolgt Bei beiden Ausführungsbeispielen liegen die Flüssigkeitszugaberohre 33 bzw. 34 in der vertikalen Achsebene des Mischbehälters 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind die Flüssigkeits-Austrittsöffnungen 36 also auf einer Linie angeordnet, die mit der Längsachse 37 des Mischbehälters 1 einen Winkel β bildet, der auf jeden Fall deutlich größer als λ ist. β betragt etwa 20 bis 25°.

Am Mischgutauslauftrichter 8 ist in üblicher Weise eine Drosselklappe 38 angeordnet, die an ihrer oberen, achsparallelen Kante mittels Schwenkgelenken 39 am Mischbehälter 1 angelenkt ist und durch den Druck des Mischgutes aus der in Fig. 3 dargestellten geschlossenen Stellung nach unten und zur Seite entsprechend dem Schwenkrichtungspfeil 40 verschwenkt werden kann, so daß die Mischgutauslauföffnung mehr oder weniger geöffnet wird, so daß wiederum die in Drehrichtung 41 sich bewegenden Misch werkzeuge 20 das Mischgut durch die dann mehr oder weniger geöffnete Mischgutauslauföffnung in den Mischgutauslauftrichter 8 ausschleudern. An der Außenseite der Drosselklappe 38 ist ein motorisch versteilbares Gegengewicht 42 angebracht, wie es im einzelnen aus der Patentanmeldung P 29 23 502 bekannt ist. Dieses motorisch verstellbare Gegengewicht dient dazu, der ohnehin vorhandenen Möglichkeit, daß sich die Drosselklappe entsprechend dem Druck des Mischgutes im Mischbehälter 1 öffnet, die weitere Möglichkeit zu überlagern, den in jeder Öffnungsstellung der Drosselklappe 38 vorhandenen Schließdruck durch Verstellung des Gegengewichtes 42 zu verändern.

Das Mischen des Mischgutes mit Flüssigkeit, also insbesondere das Mischen von Holzspänen und Leim, geht folgendermaßen vor sich:

Das durch den Mischgutzulauftrichter 6 eingegebene Mischgut wird von den Einzugswerkzeugen 27 oder 28 axial, also in Durchlauf richtung 31 bei relativ geringer tangentialer Beschleunigung in die Beschleunigungszone B geschoben, die es aufgrund dieses vorgegebenen axialen Schubs weiterhin axial durchläuft. Gleichzeitig wird das Mischgut durch die Mischwerkzeuge 20' zunehmend tangential beschleunigt, so daß aus der reinen Schubbewegung eine Schleudermischbewegung entsteht, bei der also das Mischgut, in der Regel also die Holzspäne, über den vollen Querschnitt des Mischbehälters in diesem Bereich geschleudert und gewirbelt werden. In diese Schleuder- und Wirbelbewegung des Mischgutes wird die Flüssigkeit, in der Regel aiso Leim, eingegeben, und zwar entweder eingesprüht oder drucklos zugegeben. Bei der Zugabe nach F i g. 2 wird mit dem ersten tief in den Mischbehälter hineinragenden Flüssigkeitszugaberohr 34' der Leim noch in die am Übergang von der Schubbewegung zur Schleuder- und Wirbelmischung befindlichen Späne eingegeben, während er zunehmend von den nachfolgenden Flüssigkeitszugaberohren 34", 34'", 34"" in die immer stärker aufgewirbelten Späne eingegeben wird. Die Leimzugabe erfolgt also ir. einem Bereich, in dem die Holzspäne über einen größeren Zeitraum stetig, also nicht zu abrupt und daher schonend, aus einer langsamen Schubbewegung in eine Schleuder- und Wirbelmischbewegung überführt werden. Nach der Leimzugabe erfolgt eine weitere Beschleunigung der Späne, so daß sich in der Mischzone C wieder in üblicher Weise ein sogenannter Mischgutring 43 an der Innenwand des Mischbehälters 1 bildet, in dem eine intensive Durchmischung der Holzspäne und des Leims erfolgt

Die Mischwerkswelle 13 wird hochtourig angetrieben, so daß zumindest in der Mischzone C eine weit überkritische Drehzahl herrscht Damit entsprechende Beschleungigungskräfte ausgeübt werden können, enden die Mischwerkzeuge 20 und 20' in der Nähe der Innenwand des Mischbehälters 1. Dies gilt insbesondere für die in der Mischzone C angeordneten Mischwerk-

zeuge 20, da hier ja der Mischgutring 43 verhältnismäßig dünn ist und die Mischwerkzeuge 20 in diesen Mischgutring 43 hineinragen müssen, um ständig wieder Beschleunigungskräfte auf die den Mischgutring 43 bildenden Holzspäne auszuüben.

Bei einer Druckzugabe der Flüssigkeit, also insbeson-

dere des Leims, durch die Flüssigkeitszugaberohre kann selbstverständlich Druckgas als zusätzliches Zerstäubungshilfsmittel eingesetzt werden. Im übrigen kann das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz allgemein zum Mischen von Flüssigkeiten und Feststoffen eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunyen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beleimen von Holzspänen oder dergleichen unter intensiver Bewegung der Späne während der Leimzugabe und anschließender Durchmischung von Leim und Spänen in einem Mischgutring, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne stetig durch eine Schubbewegung über eine Schleuder- und Wirbelmischbewegung beschleunigt werden und während dieser Beschleunigung die Leimzugabe erfolgt, und daß erst im Anschluß an die Leimzugabe die Beschleunigung auf Mischgut-Ringgeschwindigkeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne während der Slchleuder- und Wirbelmischbewegung konisch auseinandergezogen werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, mit einer mit Mischwerkzeugen besetzten, hochtourig antreibbaren Mischwerkswelle, die in einem Mischbehälter koaxial angeordnet ist, der an einem Ende im Bereich einer Einzugszone für die Späne mit einem Mischgutzulauftrichter und am anderen Ende mit einem Mischgutauslauftrichter versehen ist, und der in einem der Einzugszone nachgeordneiem Bereich mit Leimzugabeeinrichtungen versehen ist, und der in einem weiteren nachgeordneten Bereich eine Mischzone aufweist, in der die beleimten Späne in Form eines Mischgutringes gemischt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einzugszone (A) und der Mischzone (C) eine durch einen sich in Durchlaufrichtung (31) konisch erweiternden Abschnitt (30) des Mischbehälters (1) gebildete Beschleunigungszone ^angeordnet ist, in J5 der die Misch werkzeuge (20') in ihrer radialen Länge stetig zunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Radius (γ&) des die Einzugzone (A) bildenden zylindrischen Abschnitts

(29) des Mischbehälters (1) zum Radius (n₂) des die Mischzone (C) bildenden zylindrischen Abschnitts (32) des Mischbehälters 0,6 bis 0,8 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Radien (r», Γ32) etwa 0,75 beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Abschnitt

(30) des Mischbehälters (1) einen öffnungswinkel (α) von 8 bis 15° hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel (α) etwa 10° beträgt.

8. Vorrichtung mit von außen durch die Wand des Mischbehälters in dessen Innenraum geführten Flüssigkeitszugaberohren, nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszugaberohre (34), von der Einzugszone (A) in Durchlaufrichtung (31) gesehen, eine abnehmende radiale Erstreckung in den Innenraum (8) des Mischbehälters(l) aufweisen.

9. Vorrichtung mit von außen durch die Wand des Mischbehälters in dessen Innenraum geführten Flüssigkeitszugaberohren, nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszuga- ^ berohre (33) etwa bündig mit der Innenwand des Mischbehälters (1) abschließen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß das axiaie Längenverhältnis von Beschleunigungszone (B) zu Mischzone (C) etwa 1 :2 beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszugaberohre (33) als Druckdüsen (Zerstäubungsdüsen 35) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Flüssigkeitszugaberohren (33,34) der Leim drucklos zuführbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Austrittsöffnungen (36) der Flüssigkeitsabzugsrohre (34' bis 34"") auf einer Linie angeordnet sind, die mit der Längsachse (37) des Mischbehälter (1) einen Winkel (Ji) bildet, der deutlich größer ist als der öffnungswinkel (λ) des konischen Abschnitts (30).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ß) etwa 20 bis 25° beträgt.