Text-Bild-Ansicht Band 316

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In beiden kurz gekennzeichneten Fällen sehen wir als unbedingt notwendig die drei Hauptteile: i. den Trog zur Aufnahme und richtigen Leitung des Stoffs, 2. die Messerwalze oder Walze kurzweg, und 3. das Grundwerk, wobei Walze und Grundwerk vor allem die Stoffverkleinerung zu besorgen haben. Eine andere Aufgabe der Walze, welche sie recht und schlecht sehr häufig noch mit besorgt, ist die Erzeugung des oben für die Stoffbewegung als notwendig erkannten Gefälles. Wie diese Aufgaben erfüllt werden, bezw. erfüllt werden sollen oder können, sei vorerst für jeden Hauptteil gesondert so weit wie möglich erörtert. Es wird sich aber dabei zeigen, wie schon die kurze Vorbetrachtung des Arbeitsganges ahnen lässt, dass jeder Hauptteil die anderen massgebend beeinflusst, weshalb dann als Schluss die für die einzelnen Hauptteile gewonnenen Resultate zusammengefasst werden müssen.

Textabbildung Bd. 316, S. 438

I. Der Trog.

a) Allgemeine Betrachtungen.

Es ist immerhin denkbar, dass man sich genügend Zeug für die Papierbereitung etwa durch Handarbeit, durch fortgesetztes Zerkleinern von kleinen Fasermengen verschafft. Die japanische Hausindustrie macht es so. Da ist es auch begreiflich, dass der Trog für solche Zwecke keine besonderen Sorgen verursacht. Wie viel Menschenarbeit wird aber dabei aufgebraucht, wie ist man an die Fertigkeit der einzelnen gebunden, um schönen, genügend gleichmässigen Stoff in hinreichender Menge zu bekommen! Wie einfach sieht sich dagegen das mit den Fig. 1 bis 3 erläuterte mechanische Verfahren an. Sind die Bedingungen einmal richtig gewählt, so kann man sich ganz gut vorstellen, dass die grosse Menge der Fasern, welche als eine „Füllung“ in den Trog eingetragen wird, mit grosser Sicherheit zu einem sehr gleichmässigen Mahlungszustand gebracht werden kann, ohne dass weitgehende menschliche Arbeit geleistet werden müsste. Man hat den Stoff so lange kreisen zu lassen, bis die Fasern sämtlich genügend verfeinert worden sind.

Soll das aber zuverlässig geschehen, so muss der Trog gewisse Bedingungen erfüllen. Er hat 1. so geräumig zu sein, dass die Stoffmenge, welche gleichzeitig bearbeitet werden soll, die Füllung, auch wirklich Platz findet, ohne dass der Trog überläuft; 2. soll seine Gestalt derart sein, dass die Stoffströmung ununterbrochen gleichmässig unter möglichst kleinem Arbeitsaufwand unterhalten werden kann.

Was die Aufnahme der Füllung anbelangt, so liegt die Lösung dieser Frage recht einfach. Es muss der Rauminhalt der je nach der allgemeinen Trogform für den Stoff verfügbaren Räume so bemessen werden, dass sie den Stoff fassen können. Dabei darf naturgemäss nicht vergessen werden darauf, dass die Walze merklich Raum beansprucht, und dass die Oberfläche des Stoffes während der Arbeit, während also der Stoff fliesst, unbedingt geneigt sein, somit hinter der Walze höher als vor der Walze stehen muss. Wir sehen dem auch in der einfachen Fig. 1 Rechnung getragen, indem links die Trogwand etwas höher als rechts ist.

Sofort erkennen wir aber auch, dass die endgültige Erledigung dieser Frage erst nach der Dimensionierung der Walze und nach Auffindung des notwendigen Gefälles, somit erst später möglich ist, und hier die allgemeinen Angaben über die Raumbestimmung genügen müssen.

Im unmittelbaren Zusammenhang mit der Beschaffenheit des Troges stehen die Bedingungen, die Stoffströmung gleichmässig und unter möglichst kleinem Arbeitsaufwand zu unterhalten.

Bei der Stoffströmung sind ganz unvermeidlich verschiedene Widerstände zu überwinden. Auch ist eine gewisse Arbeit zu leisten, um den Stoff überhaupt in Bewegung zu bringen.

Die Widerstände bestehen 1. in einer Art Reibung an den Wänden des Troges; 2. in Krümmungswiderständen u. dgl.

Die Reibung an den Wänden des Troges besteht darin, dass die Flüssigkeitsteile an den Wänden adhärieren und beim Strömen vorbeigezogen werden müssen. Begreiflicherweise wird die Grösse der Reibung sich abhängig zeigen von der Beschaffenheit der Wände, aber auch von jener des Stoffs. Somit ist in dieser Richtung als Einfluss nehmend zu erkennen die Art des Materials des Troges, sein Rauhigkeitsgrad, beim Stoffe die Art der Fasern, die Konzentration der Eintragung und die Fähigkeit derselben mehr oder weniger an den Trogwänden aus bestimmtem Material zu adhärieren.

Es sind also, bis auf die Konzentration unserer hier zu behandelnden Flüssigkeit, ganz dieselben Grundursachen, welche die Wasserreibung beim Fliessen von Wasser in Gerinnen oder Röhren veranlassen. Daher dürfte es als statthaft zugegeben werden, wenn für die Bewegung des Stoffes jene Resultate, die durch zahlreiche Versuche für Wasser bereits gefunden worden sind, als Grundlage für unsere Erörterungen benutzt und nur dem hier vorkommenden besonderen Material entsprechend ausgestaltet werden.

Man findet nun in irgend einem der Handbücher für Hydraulik5):

. . . . . . 1)

In dieser Gleichung bedeutet hr dasjenige Gefälle, welches nur dafür vorhanden sein muss, dass die Flüssigkeit den Reibungswiderstand überwinde, während sie mit der Geschwindigkeit v fliesst, dabei einen Weg l zurücklegt und einen Gerinneumfang u im Querschnitt F bespült. g bedeutet die Acceleration der Schwere = 9 . 8 m. Der Bruch

ist die sogen. Geschwindigkeitshöhe, d.h. jene Höhe, welche notwendig wäre, um, ganz abgesehen von allen Nebenwiderständen, die Geschwindigkeit v zu erzeugen (z.B. bei einem festen Körper durch freien Fall). ζr ist jener Koeffizient, welcher die nur praktisch (durch Versuche) zu ermittelnden Einflüsse, wie Art des Materials, Rauhigkeit desselben u. dgl., in sich begreift.

Wenn wir nun diese Formel auf die Anwendbarkeit für unseren Fall untersuchen, so zeigt uns die Ueberlegung folgendes:

Die Reibungshöhe wird desto grösser, je länger der Weg ist, den der Stoff zu fliessen hat, und je grösser der benetzte Umfang wird, weil in beiden Fällen die Menge der Berührungsstellen zwischen Stoff und Trogwandungen ganz proportional mit l und u wächst. Je grösser aber für den gleichen Umfang der diesem entsprechende durchströmte Querschnitt F wird, desto mehr Stoff geht an demselben Umfang u vorüber, so dass sich der diesem Umfange entsprechende Widerstand auf eine grössere Stoffmenge verteilt, also auch hier der Reibungswiderstand verkehrt proportional dem durchflossenen Querschnitt anzunehmen ist. Endlich können wir wohl vorläufig, entsprechend vielen Analogien, den Bewegungswiderstand proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit annehmen, mit welcher die Bewegung vor sich geht, so dass also auch das Glied mit v2 für unseren Fall zulässig erscheint. Somit bleibt nur ζr als dasjenige Glied, in welches wir die Besonderheiten unseres Falles hineinzulegen bezw. Versuchsresultate zu ermitteln hätten.

Die Krümmungswiderstände bieten auch Anlass zu vorerst rein theoretischer Erörterung. Stützen wir unsere Betrachtung auf die Grundlage, welche die Weissbach'sche Formel6) für gekrümmte Rohre gibt. Danach ist die Krümmungswiderstandshöhe:

2)

wobei für Wasser A = 0,131, B = 1,848 ist.

5)

Vgl. z.B. des Ingenieurs Taschenbuch: „Die Hütte“.

6)

Vgl. Rühlmann, Hydromechanik, S. 511.