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Optimieren der Reinigung von Hanfschäben im axialen Fluss

Optimising the cleaning of hemp shives in axial flow

  • Nach jahrelangem Rückgang des Hanfanbaus in Deutschland konnte in den letzten Jahren wieder eine Zunahme des Hanfanbaus verzeichnet werden. Das bei der Fasergewinnung mit bis zu 70 Masse-% anfallende Nebenprodukt Schäben-Faser-Gemisch muss für eine weitere Verarbeitung und den Einsatz in höherwertigen Anwendungen aufbereitet werden. Ziel war es, dieses für einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb wichtige Nebenprodukt in seine Hauptbestandteile Schäben und Fasern zu separieren und den darin enthaltenen Staub zu entfernen. Das Separieren und damit Reinigen des Gemischs erfolgte nach einem neuartigen und patentierten Prinzip auf Basis einer Paddelschnecke und einer dazu abgestimmten Siebfläche. In verschiedenen Modellen konnten wesentliche Zusammenhänge zwischen Konstruktions-und Betriebsparametern einer Paddelschnecke und dem Abscheideverhalten von Schäben über einem Sieb aufgezeigt werden. Die Ergebnisse der Modellierung zum Massestrom und dem Trennverhalten wurden anhand einer Versuchsmaschine zur Reinigung von Schäben-Faser-GemischenNach jahrelangem Rückgang des Hanfanbaus in Deutschland konnte in den letzten Jahren wieder eine Zunahme des Hanfanbaus verzeichnet werden. Das bei der Fasergewinnung mit bis zu 70 Masse-% anfallende Nebenprodukt Schäben-Faser-Gemisch muss für eine weitere Verarbeitung und den Einsatz in höherwertigen Anwendungen aufbereitet werden. Ziel war es, dieses für einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb wichtige Nebenprodukt in seine Hauptbestandteile Schäben und Fasern zu separieren und den darin enthaltenen Staub zu entfernen. Das Separieren und damit Reinigen des Gemischs erfolgte nach einem neuartigen und patentierten Prinzip auf Basis einer Paddelschnecke und einer dazu abgestimmten Siebfläche. In verschiedenen Modellen konnten wesentliche Zusammenhänge zwischen Konstruktions-und Betriebsparametern einer Paddelschnecke und dem Abscheideverhalten von Schäben über einem Sieb aufgezeigt werden. Die Ergebnisse der Modellierung zum Massestrom und dem Trennverhalten wurden anhand einer Versuchsmaschine zur Reinigung von Schäben-Faser-Gemischen in einem Aussiebungsverlauf validiert und daraus Konstruktionsvorgaben für einen Prototypen getroffen. Mit der im Ergebnis vorgestellten Konstruktion steht für die hanfverarbeitende Industrie eine Reinigungsmaschine mit minimalem technischem Aufwand, bestehend aus nur einer Prozessstufe und damit verbundene geringe Anschaffungs- sowie Betriebskosten für den Anlagenbetreiber, zur Verfügung.show moreshow less
  • After years of decline in German hemp cultivation, an increase in hemp cultivation area could be seen in the recent years. Shive-fibre mixtures are a by-product of hemp fibre processing, with a total share of up to 70 mass-% of the straw input. For economic plant operation it is important to clean the shive-fibre mixture for further processing and use in higher-quality applications. The objective was to separate the by-product into its main components shives and fibres and to remove the dust. The separation respectively the cleaning of the mixture was carried out according to a novel and patented principle based on a paddle screw and a screen drum adapted to screw design. In different models, essential links between design and operating parameters of the paddle screw as well as the separation behaviour of shives over a screen were shown. The results of the modelling of the mass flow and the separation behaviour were validated by means of an experimental machine. On basis of this machine the cleaning of shive-fibre mixtures in aAfter years of decline in German hemp cultivation, an increase in hemp cultivation area could be seen in the recent years. Shive-fibre mixtures are a by-product of hemp fibre processing, with a total share of up to 70 mass-% of the straw input. For economic plant operation it is important to clean the shive-fibre mixture for further processing and use in higher-quality applications. The objective was to separate the by-product into its main components shives and fibres and to remove the dust. The separation respectively the cleaning of the mixture was carried out according to a novel and patented principle based on a paddle screw and a screen drum adapted to screw design. In different models, essential links between design and operating parameters of the paddle screw as well as the separation behaviour of shives over a screen were shown. The results of the modelling of the mass flow and the separation behaviour were validated by means of an experimental machine. On basis of this machine the cleaning of shive-fibre mixtures in a screening process could be investigated at practice and design specifications for a prototype were developed. Finally, a cleaning machine with minimal technical effort consisting of only one processing stage and associated low investment and operating costs is now available for hemp processing industry.show moreshow less

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Metadaten
Author: Carsten Lühr
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41694
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Ay, Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Fürll
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2016
Date of final exam:2016/12/13
Release Date:2017/04/25
Tag:Abscheiden; Modellierung; Schäbenreinigung; Sieben; Simulation
Modelling; Screening; Separation; Shive cleaning; Simulation
GND Keyword:Schäben; Abscheidung; Pflanzenfaser; Objekt-Prozess-Modell
Institutes:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Aufbereitungstechnik und Sekundärrohstofftechnologie (ehemals)
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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