| WO2005059217A1 | 2005-06-30 | |||
| WO2001079598A2 | 2001-10-25 |
| EP1059377A1 | 2000-12-13 | |||
| CN2542696Y | 2003-04-02 | |||
| EP0853156A2 | 1998-07-15 | |||
| DE102012110741A1 | 2014-05-15 | |||
| JP3154851B2 | 2001-04-09 | |||
| US5718022A | 1998-02-17 |
| PATENTANSPRÜCHE 1.) Strahlsaugkasten für eine Absaugvorrichtung (6) einer Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung einer Fasermaterialbahn (2), insbesondere eines Nonwoven-Vlieses, wobei der Strahlsaugkasten (14) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die von der Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung emittierten und aus der Fasermaterialbahn (2) wieder austretenden Flüssigkeitsstrahlen (4) anzusaugen und wobei der hohle Strahlsaugkasten (14) an seinem Kastenmantel (18) mindestens eine zu seinem Kasteninnenraum (17) führende schlitzartige Mantelöffnung (20) aufweist, wobei der Strahlsaugkasten (14) an seinem Kastenmantel (18) mindestens eine Saugdüse (23) mit einer schlitzartigen Säugöffnung (25) aufweist, deren Weite sich zum Kasteninnenraum (17) und zu der Mantelöffnung (20) hin stetig vergrößert, wobei die Saugdüse (23) als Düsenaufsatz (24) ausgebildet und über der Mantelöffnung (20) angeordnet ist, wobei die Weite der Mantelöffnung (20) gleich oder größer als die auslassseitige Weite der Säugöffnung (25) ist . 2.) Strahlsaugkasten nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Säugöffnung (25) einen konischen Querschnitt aufweist. 3.) Strahlsaugkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Saugdüse (23) einem Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, unter Druck emittierenden Injektor (3) in Emissionsrichtung gegenüber liegt. 4.) Strahlsaugkasten nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Saugdüse (23) und die schlitzartige Säugöffnung (25) längs der Saugkastenachse (16) ausgerichtet sind. 5.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Saugdüse (23) und die schlitzartige Säugöffnung (25) sich bevorzugt über die gesamte Breite der Fasermaterialbahn (2) erstrecken. 6.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) an seinem Kastenmantel (18) mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Saugdüsen (23) aufweist. 7. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) als gerades Strahlsaugrohr (15) ausgebildet ist. 8.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Strahlsaugrohr (15) einen außenseitig prismatischen Mantel mit einer Abflachung (19) im Bereich der Mantelöffnung (20) aufweist. 9.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Düsenaufsatz (24) vom Kastenmantel (18) wegragt. 10.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Düsenaufsatz (24) bis nahe an ein flüssigkeitsdurchlässiges, insbesondere perforiertes, Fördermittel (11) für die Fasermaterialbahn (2), insbesondere nahe an eine rotierende Fördertrommel (12), reicht. 11. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in der schlitzartigen Mantelöffnung (20) mehrere Stützstreben (21) bevorzugt fachwerkartig angeordnet sind . 12.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Säugöffnung (25) in ihrer Weite verstellbar ist. 13. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Saugdüse (23), insbesondere der Düsenaufsatz (24), relativ zueinander bewegliche Seitenwände (28) und eine Verstelleinrichtung (34) für deren gegenseitige Verstellung aufweist. 14. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verstelleinrichtung (34) Spannmittel (35) für die gegenseitige Verstellung der Seitenwände (28) und einen Düsenhalter (38) zur Fixierung der Seitenwände (28) am Kastenmantel (18) aufweist. 15. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Seitenwände (28) der Saugdüse (23), insbesondere des Düsenaufsatzes (24), jeweils eine schräge Innenwandung (29) aufweisen. 16.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Seitenwände (28) der Saugdüse (23), insbesondere des Düsenaufsatzes (24), jeweils eine abgestufte Außenwandung (30) mit einem Sockel (33) aufweisen. 17.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Seitenwände (28) der Saugdüse (23), insbesondere des Düsenaufsatzes (24), an der Einlassseite (26) jeweils eine konvex gewölbte oder abgeschrägte Dachwandung (31) aufweisen. 18. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Seitenwände (28) der Saugdüse (23), insbesondere des Düsenaufsatzes (24), an der Auslassseite (27) jeweils eine ebene Bodenwandung (32) aufweisen. 19.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Saugdüse (23), insbesondere der Düsenaufsatz (24), an den Stirnseiten einen Verschluss (38) aufweist . 20.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) eine bevorzugt axiale Absaugöffnung (43) aufweist. 21.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass im Kasteninnenraum (17) des Strahlsaugkastens (14) ein Unterdrück gegenüber der Umgebung herrscht. 22.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) an einen Unterdruckerzeuger (7) und ggf. an eine Rückgewinnung (8) angeschlossen ist. 23.) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) innerhalb einer rotierenden perforierten Fördertrommel (12) für eine Fasermaterialbahn (2) angeordnet ist, insbesondere relativ ortsfest angeordnet ist. 24. ) Strahlsaugkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) eine Lagerfläche (41) für die Fördertrommel (12) aufweist. 25. ) Absaugvorrichtung für eine Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung einer Fasermaterialbahn (2), insbesondere eines Nonwoven-Vlieses, wobei die Absaugvorrichtung (6) einen hohlen Strahlsaugkasten (14) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24 ausgebildet ist. 26. ) Absaugvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absaugvorrichtung (6) einen Unterdruckerzeuger (7) aufweist, der mit dem Strahlsaugkasten (14) strömungsleitend verbunden ist. 27.) Absaugvorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absaugvorrichtung (6) eine Rückgewinnung (8) für die in der angesaugten Strömung enthaltene Flüssigkeit, insbesondere das enthaltene Wasser, aufweist. 28. ) Absaugvorrichtung nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absaugvorrichtung (6) ein flüssigkeitsdurchlässiges, insbesondere perforiertes, Fördermittel (11) für die Fasermaterialbahn (2), insbesondere eine rotierende angetriebene Fördertrommel (12), aufweist. 29.) Absaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absaugvorrichtung (6) an einem Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, unter Druck emittierenden Injektor (3) angeordnet ist. 30. ) Absaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) in Emissionsrichtung der Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, unterhalb des Fördermittel (11) für die Fasermaterialbahn (2), insbesondere innerhalb der rotierend angetriebenen Fördertrommel (12), angeordnet ist. 31. ) Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung einer Fasermaterialbahn (2), insbesondere eines Nonwoven- Vlieses, mit mindestens einem Injektor (3), der Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, unter Druck emittiert, und mit einer Absaugvorrichtung (6), die einen Strahlsaugkasten (14) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strahlsaugkasten (14) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24 ausgebildet ist. 32. ) Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung nach Anspruch 31, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absaugvorrichtung (6) nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 30 ausgebildet ist. 33.) Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Injektor (3) die emittierten Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, in eine Saugdüse (23) des Strahlsaugkastens (14) richtet, die in Emissionsrichtung gegenüber liegt. Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung nach Anspruch 31, 32 oder 33, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung mehrere in Laufrichtung der Fasermaterialbahn (2) nebeneinander angeordnete Injektoren (3) aufweist, denen jeweils eine Saugdüse (23) des Strahlsaugkastens (14) in Emissionsrichtung gegenüber liegt. Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung ein Transportmittel (5) für die Fasermaterialbahn (2) aufweist. Verfahren zum Absaugen von Flüssigkeitsstrahlen (4), die von einer Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung gegen eine Fasermaterialbahn (2), insbesondere ein Nonwoven- Vlies, emittiert werden und aus der Fasermaterialbahn (2) wieder austreten, wobei die austretenden Flüssigkeitsstrahlen (4) mittels eines hohlen Strahlsaugkastens (14) einer Absaugvorrichtung (6) angesaugt werden, wobei der Strahlsaugkasten (14) an seinem Kastenmantel (18) mindestens eine zu seinem Kasteninnenraum (17) führende schlitzartige Mantelöffnung (20) und mindestens eine Saugdüse (23) mit einer schlitzartigen Säugöffnung (25) aufweist, deren Weite sich zum Kasteninnenraum (17) und zu der Mantelöffnung (20) hin kontinuierlich vergrößert, wobei die Saugdüse (23) als Düsenaufsatz (24) ausgebildet und über der Mantelöffnung (20) angeordnet ist, wobei die Weite der Mantelöffnung (20) gleich oder größer als die auslassseitige Weite der Säugöffnung (25) ist. |
Strahlsaugkasten und Strahlsaugverfahren
Die Erfindung betrifft einen Strahlsaugkasten für eine Absaugvorrichtung einer Einrichtung zur
Wasserstrahlverfestigung von Fasermaterialbahnen und ein Strahlsaugverfahren mit den Merkmalen in den
selbstständigen Ansprüchen.
Aus der US 5,718,022 A ist ein Strahlsaugkasten einer Absaugvorrichtung bekannt, die für eine
Wasserstrahlverfestigungseinrichtung vorgesehen ist, mit der eine Fasermaterialbahn in Form eines Nonwoven-Vlieses mit auftreffenden Wasserstrahlen, verfestigt wird. Mit dem Strahlsaugkasten werden die von mehreren Injektoren der Wasserstrahlverfestigungseinrichtung mit hohem Druck emittierten Wasserstrahlen nach Durchdringen der
Materialbahn eingesaugt. Der hohle Strahlsaugkasten weist an seinem Kastenmantel mehrere zu seinem Kasteninnenraum führende schlitzartige Mantelöffnungen auf. Der
Strahlsaugkasten steht unter Unterdrück, wobei durch die Mantelöffnungen außer den Mantelstrahlen auch Luft aus der Umgebung in den hohlen Kasteninnenraum eingesaugt wird.
Die WO 01/79598 A2 zeigt einen Strahlsaugkasten einer Absaugvorrichtung mit einer Saugdüse, deren Säugöffnung eine konstante Öffnungsweite hat.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Strahlsaugtechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbstständigen Ansprüchen. Die beanspruchte Strahlsaugtechnik, d.h. der
Strahlsaugkasten und das Strahlsaugverfahren sowie die Absaugvorrichtung und die damit ausgerüstete Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung haben verschiedene Vorteile.
Die Strahlsaugtechnik benötigt wenig Energie- und
Bauaufwand. Sie spart Ressourcen, ist effizient und hat eine geringe Geräuschemission. Durch den geringen Bau- und Energieaufwand ist die beanspruchte Strahlsaugtechnik wirtschaftlicher als der Stand der Technik. Schließlich werden auch bessere und konstantere
Verfestigungsergebnisse bei der Verfestigung einer
Fasermaterialbahn mit Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen, insbesondere Hochdruck-Wasserstrahlen, erreicht.
Der beanspruchte Strahlsaugkasten kann eine eigenständige Komponente einer Absaugeinrichtung und einer damit
ausgerüsteten Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung sein. Der Strahlsaugkasten kann an bestehenden
Absaugeinrichtungen nachgerüstet oder umgerüstet werden.
Er kann auch als Erstausstattung in eine neue
Absaugeinrichtung implementiert werden.
Der beanspruchte Strahlsaugkasten weist an seinem
Kastenmantel mindestens eine Saugdüse mit einer
schlitzartigen Säugöffnung auf, deren Weite sich zum
Kasteninnenraum hin bevorzugt stetig vergrößert. Die Säugöffnung kann insbesondere einen konischen erweiternden Querschnitt aufweisen. Die Säugöffnung mündet
auslassseitig an der Mantelöffnung. Die Säugöffnung hat eine auslassseitige Öffnungsweite, die größer als die einlassseitige Öffnungsweite ist.
Durch die Vergrößerung der Düsenweite in Strahlrichtung bzw. Einsaugrichtung kann der Druckverlust an der
Düsenauslassseite gering gehalten werden. Gegenüber einer Saugdüse mit konstanter oder verengter Düsenweite ist der Druckverlust wesentlich geringer. Der positive Effekt der beanspruchten Strahlsaugtechnik wirkt sich umso stärker aus, je größer die Strömungsgeschwindigkeit am
Düsenauslass ist und je größer die Absauggeschwindigkeit des Luft-/Flüssigkeitsgemisches aus dem hohlen
Kasteninnenraum ist.
Dank des geringen Druckverlustes genügen ein moderater Unterdrück im Kasteninnenraum und ein niedrig
dimensionierter Unterdruckerzeuger zur Erzielung eines gewünschten Unterdrucks an der Einlassseite der Saugdüse und einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit an der Saugdüse und an einer Absaugöffnung des Strahlsaugkastens. Ein solcher Unterdrück kann z.B. bei 15.000 Pa liegen und eine Strömungsgeschwindigkeit kann z.B. 25 m/s betragen.
Die ein oder mehreren Saugdüsen können am Strahlsaugkasten in geeigneter Weise angeordnet werden. Sie können sich längs der Saugkastenachse und außerdem quer zur
Fasermaterialbahn erstrecken. Die Zahl und Anordnung der Saugdüsen kann an die Zahl und Anordnung von Injektoren bzw. Düsenleisten einer
Wasserstrahlverfestigungseinrichtung angepasst werden. Die Saugdüsen können jeweils einem dieser Injektoren in
Emissionsrichtung emittierten Flüssigkeitsstrahlen, insbesondere Wasserstrahlen, gegenüberliegen. Die
emittierte Flüssigkeit und die vom Strahl mitgerissene Umgebungsluft können in der beanspruchten schlitzartigen und in der weiter vergrößerten Säugöffnung besonders gut und wirksam aufgenommen und abgeführt werden. Die
durchströmte Fasermaterialbahn wird dadurch möglichst wenig angefeuchtet. Der nachfolgende Trocknungsaufwand kann für die Fasermaterialbahn geringer sein, wodurch ebenfalls der Ressourcenverbrauch gemindert und die
Effizienz bzw. Wirtschaftlichkeit gesteigert wird. Der Strahlsaugkasten kann an seinem Kastenmantel mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Saugdüsen
aufweisen. Diese können in einen entsprechend dicken
Kastenmantel integriert werden. Sie können alternativ oder zusätzlich als Düsenaufsatz ausgebildet und über einer Mantelöffnung des Kastenmantels angeordnet sein. Der Düsenaufsatz kann dabei vom Kastenmantel nach außen wegragen. Er kann bis nahe an ein
flüssigkeitsdurchlässiges, insbesondere perforiertes, Fördermittel für die Fasermaterialbahn ragen. Alternativ oder zusätzlich kann der Düsenaufsatz am Kastenmantel nach innen in den Kasteninnenraum ragen.
Die Ausbildung mit dem Düsenaufsatz hat mehrere Vorteile. Das Ansaugen von Falschluft kann reduziert oder vermieden werden. Durch die lokal vom Strahlsaugkasten nach außen wegragenden ein oder mehreren Düsenaufsätze kann ein
Zwischenraum zwischen dem Kastenmantel und dem
flüssigkeitsdurchlässigen Fördermittel geschaffen werden, welcher dem Platzbedarf für die Lagerung eines
trommelartigen Fördermittels entsprechen kann. Vom
Kastenmantel nach innen in den Kasteninnenraum ragende Düsenaufsätze ermöglichen eine maximale Ausdehnung des Saugkastens und ein maximales Innenraumvolumen, was für die Optimierung der Saugwirkung und der Saugleistung von Vorteil ist.
Der beanspruchte Strahlsaugkasten kann eine beliebige geeignete Formgebung haben. Er kann auch an das besagte Fördermittel angepasst sein. In einer Ausführungsform kann der Strahlsaugkasten eine kubische oder quaderartige Form haben, wobei das Fördermittel z.B. als gerader Abschnitt eines Förderbands ausgebildet sein kann.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der
Strahlsaugkasten als gerades Strahlsaugrohr ausgebildet. Dieses kann einen außenseitig prismatischen Mantel mit einer Abflachung im Bereich der ein oder mehreren
Mantelöffnungen aufweisen. Der Mantel kann innenseitig zylindrisch ausgebildet sein. Durch die Abflachung kann ein Düsenaufsatz besonders günstig am Strahlsaugrohr angeordnet werden. Bei einem Strahlsaugrohr kann das flüssigkeitsdurchlässige Fördermittel z.B. als rotierend angetriebene Fördertrommel ausgebildet und koaxial zum stationären Strahlsaugrohr angeordnet sein. Das
Strahlsaugrohr kann auch Lagerflächen für die
Fördertrommel aufweisen.
Für die mechanische Stabilität des Strahlsaugkastens, insbesondere Strahlsaugrohrs, ist es günstig, wenn in den ein oder mehreren schlitzartigen Mantelöffnungen mehrere Stützstreben angeordnet sind. Diese können schräg
zueinander ausgerichtet und fachwerkartig angeordnet sein. Die Mantelöffnung schließt bei einem Düsenaufsatz an dessen auslassseitiges Ende an. Die Mantelöffnungsweite kann gleich oder größer als die auslassseitige
Saugöffnungsweite sein.
Die Säugöffnung kann in ihrer Weite verstellbar sein. Sie kann dadurch an unterschiedliche Einsatzerfordernisse, insbesondere auch an variierende Betriebsmodi der
Wasserstrahlverfestigungseinrichtung, angepasst werden.
Bei mehreren über den Transportweg der Fasermaterialbahn verteilt angeordneten Saugdüsen kann die Weite ihrer
Säugöffnungen untereinander gleich oder bedarfsweise unterschiedlich eingestellt werden.
Für eine solche Weitenverstellung ist eine Ausbildung der Saugdüse als Düsenaufsatz besonders vorteilhaft. Die
Saugdüse, insbesondere der Düsenaufsatz, kann relativ zueinander bewegliche Seitenwände und eine
Verstelleinrichtung für deren gegenseitige Verstellung aufweisen. Bei einem Strahlsaugrohr sind der prismatische Außenumriss und die ein oder mehreren Abflachungen für eine Saugdüsenverstellung besonders vorteilhaft.
Die mit dem beanspruchten Strahlsaugkasten ausgerüstete Absaugvorrichtung ist besonders effizient und
wirtschaftlich. Der zugehörige Unterdruckerzeuger kann in der vorerwähnten Weise relativ schwach und damit
ressourcen- und kostengünstig ausgebildet sein. Mit einer Rückgewinnung kann aus dem angesaugten Wasser/Luft-Gemisch das Wasser in besonders vorteilhafter Weise abgeschieden und bedarfsweise der Einrichtung zur
Wasserstrahlverfestigung wieder zugeführt werden. Das im Strahlverfestigungsprozess eingesetzte Wasser kann
effektiv genutzt und in einem hohen Grad zurückgewonnen werden. Ein Wasseraustrag über die Fasermaterialbahn kann gering gehalten werden.
Die beanspruchte Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung kann eine Absaugvorrichtung und insbesondere einen
Strahlsaugkasten der beanspruchten Art beinhalten. Die zur Fasermaterialbahn unter hohem Druck emittierten und diese durchdingenden Flüssigkeitsstrahlen können aus Wasser oder einer beliebigen anderen geeigneten Flüssigkeit bestehen. Unter einer Wasserstrahlverfestigungseinrichtung werden daher alle Arten von Verfestigungseinrichtungen mit
Einsatz solcher Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen aus beliebigen Flüssigkeiten verstanden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 : eine schematische Ansicht einer
Wasserstrahlverfestigungseinrichtung mit einer Absaugvorrichtung und einem
Strahlsaugkasten sowie einer
Fasermaterialbahn,
Figur 2 : eine perspektivische Anordnung eines als
Strahlsaugrohr ausgebildeten
Strahlsaugkastens mit einer umgebenden rotierenden Fördertrommel,
Figur 3 und 4 : perspektivische Ansichten des
Strahlsaugrohrs mit drei axial
ausgerichteten Saugdüsen gemäß Figur 1, Figur 5 : eine abgebrochene und vergrößerte
Detaildarstellung des vorderen
Saugrohrbereichs von Figur 4,
Figur 6 : einen Querschnitt durch das Strahlsaugrohr und die Fördertrommel von Figur 1 und 2,
Figur 7 : eine abgebrochene und vergrößerte sowie geschnittene Detaildarstellung des
Strahlsaugrohrs mit zwei als Düsenaufsatz ausgebildeten Saugdüsen und
Figur 8 : eine abgebrochene und vergrößerte
Frontansicht eines Düsenaufsatzes in einer geschnittenen Darstellung. Die Erfindung betrifft einen Strahlsaugkasten (14) und ein Verfahren zum Strahlsaugen von Hochdruck- Flüssigkeitsstrahlen einer Einrichtung (1) zur
Wasserstrahlverfestigung. Die Erfindung betrifft auch eine Absaugvorrichtung (6) mit einem solchen Strahlsaugkasten (14) . Ferner umfasst die Erfindung eine Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung mit einem solchen
Strahlsaugkasten (14) und einer Absaugvorrichtung (6) . Zur Erfindung gehören außerdem ein
Wasserstrahlverfestigungsverfahren und ein
Absaugverfahren .
Figur 1 zeigt eine Anlage mit drei Einrichtungen (1) zur Wasserstrahlverfestigung einer Fasermaterialbahn (2). Die Fasermaterialbahn (2) besteht aus textilen Fasern, insbesondere Kunstfasern. Sie ist z.B. als Nonwoven-Vlies ausgebildet. Sie wird von einer nicht dargestellten
Erzeugervorrichtung, z.B. einer Karde, einem Spinnvlies oder Spunbondturm, einer Airlay oder dgl . auf einem
Transportmittel (5) zugeführt. Dabei können bedarfsweise weitere Maschinen, z.B. eine Vliesleger,
zwischengeschaltet sein. Das Transportmittel (5) kann ein endlos umlaufendes und strahldurchlässiges Transportband aufweisen. Die Fasermaterialbahn (2) kann die drei
Einrichtungen (1) zur Wasserstrahlverfestigung
nacheinander durchlaufen.
Die drei Einrichtungen (1) können untereinander
gleichartig ausgebildet sein. Sie weisen jeweils ein oder mehrere Injektoren (3) auf. Die bevorzugt mehreren
Injektoren (3) sind verteilt und in Förderrichtung der Fasermaterialbahn (2) hintereinander entlang des
Förderwegs angeordnet .
Die Fasermaterialbahn (2) wird mit dünnen und in Reihe oder in einer Matrix angeordneten Hochdruck- Flüssigkeitsstrahlen (4), insbesondere Wasserstrahlen, verfestigt, die aus den Injektoren (3) jeweils gegen die Fasermaterialbahn (2) emittiert werden und diese
durchdringen. Der jeweilige Injektor (3) kann z.B. als Düsenbalken ausgebildet sein, der quer zur
Fasermaterialbahn (2) und zu deren Transportweg
ausgerichtet ist und die Fasermaterialbahn (2) in ihrer Breite zum größten Teil, vorzugsweise vollständig, übergreift .
Die emittierten Flüssigkeitsstrahlen (4) werden mit einer Absaugvorrichtung (6) aufgenommen, angesaugt und
abtransportiert. Die Absaugvorrichtung (6) weist gemäß Figur 1, 2 und 6 einen Strahlsaugkasten (14) und ein
Fördermittel (11) zum Transport der Fasermaterialbahn (2) im Bereich des oder der Injektoren (3) auf. Das
Fördermittel (11) stützt die Fasermaterialbahn (2) gegen die auftreffenden Flüssigkeitsstrahlen (4) ab.
Der Strahlsaugkasten (14) saugt die aus der
Fasermaterialbahn (2) wieder austretenden
Flüssigkeitsstrahlen (4) an. Außerdem kann Umgebungsluft angesaugt werden. Der Strahlsaugkasten (14) ist in der in Figur 1 und 6 gezeigten Emissionsrichtung der
Flüssigkeitsstrahlen (4) unterhalb des Fördermittels (11) angeordnet. Der Strahlsaugkasten (14) ist relativ ortsfest gegenüber dem bewegten Fördermittel (11) angeordnet.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der
Strahlsaugkasten (14) als langes und gerades
Strahlsaugrohr (15) ausgebildet. Alternativ ist eine andere Ausbildung, z.B. in quaderartiger Kastenform, möglich. Die nachfolgend zum Strahlsaugrohr (15)
beschriebenen Merkmale gelten entsprechend auch für andere Arten von Strahlsaugkästen (14) . Das Fördermittel (11) ist in den gezeigten
Ausführungsbeispielen als rotierend angetriebene
Fördertrommel (12) ausgebildet, in welcher der
Strahlsaugkasten (14) bzw. das Strahlsaugrohr (15) relativ ortsfest angeordnet ist. Die Fördertrommel (12) ist konzentrisch zur zentralen Achse (16) des Strahlsaugrohrs (15) angeordnet und rotiert um diese Achse (16) . Die
Fördertrommel (12) kann in beliebig geeigneter Weise rotierend angetrieben werden. Hierfür ist ein Antrieb (13) vorgesehen, von dem in Figur 2 z.B. ein Zahnkranz
dargestellt ist, der am einen Stirnende der Fördertrommel (12) angeordnet ist. Die anderen Teile des Antriebs (13), z.B. ein Motor mit Getriebe und Abtriebsritzel etc., sind nicht dargestellt.
Das Fördermittel (11) ist fluiddurchlässig ausgebildet. Es lässt die Flüssigkeitsstrahlen (4) und auch Luft
passieren. Das Fördermittel (11) kann hierfür z.B. ein gelochtes oder perforiertes Förderelement aufweisen. Bei der gezeigten Ausbildung als Fördertrommel (12) ist der Trommelmantel flüssigkeitsdurchlässig .
In einer anderen und nicht dargestellten Variante kann das Fördermittel (11) in anderer Weise, z.B. als umlaufender Bandförderer ausgebildet sein. Dieser kann ebenfalls fluiddurchlässig sein und kann z.B. ein gelochtes oder perforiertes Förderband aufweisen.
In den gezeigten Ausführungsformen weist die Fördertrommel (12) einen gelochten, insbesondere perforierten,
zylindrischen Mantel auf, durch dessen Öffnungen die
Flüssigkeitsstrahlen (4) zum Strahlsaugkasten (14) bzw. Strahlsaugrohr (15) gelangen können. Im Strahlsaugrohr (15) kann ein Unterdrück erzeugt werden, durch den die emittierten Flüssigkeitsstrahlen (4) effizient und gezielt in den hohlen Kasteninnenraum (17) gesaugt werden können. Das Strahlsaugrohr (15) ist an einem Stirnende geschlossen und weist am anderen Stirnende eine Absaugöffnung (43) auf, durch die das angesaugte Flüssigkeits/Luft-Gemisch den Kasteninnenraum (17) wieder verlassen kann.
Die Fasermaterialbahn (2) umschlingt die Fördertrommel (12) an einem großen Teil ihres Umfangs. Die
Fasermaterialbahn (2) kann durch die Trommelrotation gefördert und auch an die nächstfolgende Fördertrommel (12) übergeben sowie nach Durchlaufen der letzten
Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung wieder an ein Förderband oder ein anderes Mittel zum Abtransport
übergeben werden. Die Fasermaterialbahn (2) kann direkt auf dem Trommelmantel aufliegen. Alternativ kann ein bewegtes Förderband dazwischen angeordnet sein.
Unter dem Tranportmittel (5) und an der Übergabestelle der Fasermaterialbahn (2) an die erste Absaugvorrichtung (6) ist ein Injektor (3) angeordnet, dessen emittierte
Flüssigkeitsstrahlen (4) das Transportband durchdringen. Sie bewirken zusätzlich eine Mitnahme und eine Übergabe der Fasermaterialbahn (2) an die erste Fördertrommel (12) . Figur 1 zeigt diese Anordnung.
Figur 2, 3 und 4 zeigen schematisch weitere Komponenten der Absaugeinrichtung (6) . Die Fördertrommel (12) ist auf dem Strahlsaugrohr (15) drehbar gelagert. Hierfür kann das Strahlsaugrohr (15) an den stirnseitigen Enden
Lagerflächen (41) aufweisen, die in Figur 3 und 4
verdeutlicht sind. Zwischen dem Strahlsaugrohr (15) und der Fördertrommel (12) kann ein Zwischenraum (22)
bestehen, welcher dem radialen Platzbedarf der
Trommellagerung entsprechen kann. Figur 6 zeigt diese Anordnung. Am geschlossenen Stirnende weist das
Stahlsaugrohr (15) einen Stützzapfen und am anderen offenen (43) stirnseitigen Ende einen Rohrflansch (42) für die ortsfeste Montage auf. Die Absaugvorrichtung (6) weist einen Unterdruckerzeuger (7) auf, mit dem das Flüssigkeits/Luftgemisch aus dem Strahlsaugrohr (15) durch die Öffnung (43) und durch eine anschließende Leitung abgesaugt wird. Die
Absaugvorrichtung (6) kann ferner eine Rückgewinnung (8) aufweisen, mit der die Flüssigkeit von der Luft getrennt wird und über eine Rückführung (9) sowie ggf. eine
Reinigungsvorrichtung wieder den ein oder mehreren
Injektoren (3) zugeführt werden kann. Die Luft kann über einen Auslass (10) abgegeben werden. Der
Unterdruckerzeuger (7) und die Rückgewinnung (8) sind in Figur 2 nur schematisch angedeutet. Sie können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und angeordnet sein. Die Rückgewinnung (8) kann z.B. als Zyklon ausgestaltet sein.
Figur 3 bis 8 verdeutlichen die Ausbildung des
Strahlsaugkastens (14) bzw. des Strahlsaugrohrs (15) . Das hohle Strahlsaugrohr (15) weist einen Kastenmantel (18) bzw. Rohrmantel auf, der im Querschnitt innenseitig zylindrisch ausgebildet ist und außenseitig eine
prismatische Form mit mehreren Abflachungen (19) aufweist. Figur 7 und 8 verdeutlicht diese Ausbildung.
Das Strahlsaugrohr (14) weist an seinem Kastenmantel (18) mindestens eine Saugdüse (23) mit einer schlitzartigen Säugöffnung (25) auf. Die Weite der Säugöffnung (25) vergrößert sich zum Kasteninnenraum (17) hin. Die
Säugöffnung (25) kann dabei einen konischen Querschnitt aufweisen, wie er z.B. in Figur 6 bis 8 gezeigt ist. Eine stufenartige Querschnittserweiterung ist ebenfalls
möglich. Die Saugdüse (23) und ihre schlitzartige
Säugöffnung (25) erstrecken sich längs der Achse (16) bzw. Saugkastenachse. Sie erstrecken sich ferner bevorzugt über die gesamte Breite der Fasermaterialbahn (2) . Die Zahl und Anordnung der Saugdüsen (23) kann sich nach der Zahl und Anordnung der ein oder mehreren Injektoren (3) richten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind bei einer Einrichtung (1) zur Wasserstrahlverfestigung gemäß Figur 1 z.B. drei Injektoren im Bogen um die Fördertrommel (12) und das Strahlsaugrohr (15) angeordnet. Die
Bogenanordnung und die Emissionsrichtung der
Flüssigkeitsstrahlen (4) können konzentrisch zur Achse (16) sein.
Die Saugdüsen (23) sind in entsprechender Verteilung am Kastenmantel (18) des Strahlsaugrohrs (15) angeordnet. Sie weisen mit ihrer Säugöffnung (25) zum jeweils zugeordneten Injektor (3) hin und liegen diesem in Emissionsrichtung gegenüber. Der von dem jeweiligen Injektor (3) emittierte Flüssigkeitsstrahl (4) gelangt nach Durchdringen der Fasermaterialbahn (2) und des Fördermittels (11,12) direkt in die Säugöffnung (25) . In Figur 6 ist dieser Sachverhalt mit Pfeilen dargestellt.
Die Emissionsrichtung und die Hochachse der Säugöffnung (25) sind radial zur Achse (16) ausgerichtet. Das
Eindringen der jeweiligen Flüssigkeitsstrahlen (4) in die Säugöffnung (25) wird durch den Unterdrück im
Kasteninnenraum (17) und die Ansaugwirkung unterstützt. Außerdem wird von außen Luft durch die Säugöffnung (25) eingesaugt und mit den Flüssigkeitsstrahlen (4)
mitgerissen .
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die drei in Umfangsrichtung verteilt am Kastenmantel (18) angeordneten Saugdüsen (23) jeweils als ein Düsenaufsatz (24)
ausgebildet, der über einer axialen Mantelöffnung (20) im Kastenmantel (18) angeordnet ist. Der Düsenaufsatz (24) ragt jeweils in radialer Richtung vom Kastenmantel (18) nach außen weg und reicht gemäß Figur 1 und 6 bis dicht an das Fördermittel (11), insbesondere an die Fördertrommel (12) . Die dichte Annäherung oder ggf. auch Anlage des Düsenaufsatzes (24) am Fördermittel (11), insbesondere an der Fördertrommel (12), verhindert ein seitliches Ansaugen von Falschluft, insbesondere aus dem Zwischenraum (22) .
Die bevorzugt schlitzartige Mantelöffnung (20) erstreckt sich längs der Achse (16) im Kastenmantel (18) . Sie reicht über die Materialbahnbreite und endet vor den
stirnseitigen Rändern des Strahlsaugrohrs (15) . In den schlitzartigen Mantelöffnungen (20) sind jeweils mehrere Stützstreben (21) angeordnet. Die Anordnung kann eine Schrägausrichtung haben und kann fachwerkartig ausgebildet sein .
Die Düsenaufsätze (24) weisen axial gerichtete Seitenwände (28) auf, die seitlich voneinander distanziert sind und zwischen denen die Säugöffnung (25) angeordnet ist. Die Säugöffnung (25) mündet an der Einlassseite (26) bzw. an der Außenseite des Düsenaufsatzes (24) und nahe am
Fördermittel (11,12) . Am auslassseitigen Ende (27) mündet die Sauföffnung (25) an der Mantelöffnung (20) .
Der oder die Düsenaufsätze (24) sind jeweils an den
Stirnenden durch Verschlüsse (40) dicht verschlossen. Hier kann auch eine axiale Abstützung der Seitenwände (28) stattfinden. Die Seitenwände (28) können einstückig oder mehrteilig sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind sie segmentiert, wobei die jeweiligen
Seitenwandsegmente durch komplementär abgestufte
Stirnseiten formschlüssig aneinander geführt sind.
Die Säugöffnung (25) hat vorzugsweise die gezeigte
konische Querschnittsform. Die Weite der Säugöffnung (25) ist an der Einlassseite (26) kleiner als an der
Auslassseite (27) . Die Weite der Mantelöffnung (20) im Kastenmantel (18) kann gleich oder größer als die
auslassseitige Weite der Säugöffnung (25) sein. Die Seitenwände (28) der Düsenaufsätze (24) können zur Bildung der besagten Weitenänderung jeweils eine schräge Innenwandung (29) aufweisen. Die Wandungsschräge kann spiegelsymmetrisch bezüglich der radialen Richtung
ausgehend von der Achse (16) sein. Alternativ ist eine unsymmetrische Ausbildung möglich. Die Vergrößerung der Saugöffnungsweite kann in den gezeigten Ausführungsformen stetig sein.
Der Neigungswinkel OC zwischen der schrägen Wandung (29) und der Radialenrichtung kann z.B. zwischen 8° und 15° liegen. Bevorzugt wird ein Bereich zwischen 10° und 13°. Figur 8 verdeutlicht diesen Sachverhalt.
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Die Säugöffnung (25) kann in ihrer Weite verstellbar sein. Bedarfsweise lässt sich auch der Neigungswinkel OC in einer nicht dargestellten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich verändern und verstellen.
Für die Weitenverstellung der Säugöffnung (25) weist die Saugdüse (23), insbesondere der Düsenaufsatz (24), relativ zueinander bewegliche Seitenwände (28) und eine
Verstelleinrichtung (34) für deren gegenseitige
Verstellung auf. Die Verstelleinrichtung (34) kann
Spannmittel (35) für die gegenseitige Verstellung der Seitenwände (28) und jeweils einen Düsenhalter (38) zur Fixierung der Seitenwände (28) am Kastenmantel (18) aufweisen .
Wie Figur 7 und 8 verdeutlichen, weisen die Seitenwände (28) jeweils eine abgestufte Außenwandung (30) auf. Diese kann einen seitlich abstehenden Sockel (33) am unteren und der Achse (16) zugewandten Ende aufweisen. Ferner können die Seitenwände (28) an der Einlassseite (26) bzw. an der Außenseite des Düsenaufsatzes (24) jeweils eine konvex gewölbte oder abgeschrägte Dachwandung (31) aufweisen. Hierdurch kann zusammen mit dem Fördermittel (11,12) eine Abdichtung gegenüber dem Zwischenraum (22) bewirkt werden.
An der Auslassseite (27) können die Seitenwände (28) jeweils eine ebene Bodenwandung (32) aufweisen. Die
Bodenwandung (32) kann auf einer Abschrägung (19) des Kastenmantels (18) aufliegen und beim Verstellen quer zur besagten Radialrichtung entlang gleiten. Zwischen der Bodenwandung (32) und der Abschrägung (19) kann jeweils eine Dichtung (39) angeordnet sein.
Der Düsenhalter (38) hält den Düsenaufsatz (24) und seine Seitenwände (28) am Kastenmantel (18) fest und ermöglicht zugleich eine Querverstellung der Seitenwände (28) zur Veränderung der Saugöffnungsweite. Die Düsenhalter (38) sind z.B. jeweils als Spannklaue ausgebildet, die am
Kastenmantel (18) durch Schrauben oder auf andere Weise befestigt ist und die mit einem Klauenarm den jeweiligen Sockel (33) übergreift und gegen den Kastenmantel (18) bzw. die Abflachung (19) fixiert. Die Düsenhalter (38) können sich über die gesamte Länge oder einen Teil der Länge der Düsenaufsätze (24) erstrecken. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind mehrere kürzere und entlang des Kastenmantels (18) verteilt angeordnete Düsenhalter (38) vorhanden.
Das Spannmittel (35) zur Weitenverstellung der Säugöffnung (25) wirkt zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden (28) der jeweiligen Düsenaufsätze (24) . Das Spannmittel weist z.B. axiale Spannleisten (36) auf, die jeweils an der Außenwandung (30) anliegen und auf dem Sockel (33) abgestützt sind. Die an den jeweiligen Seitenwänden (28) angeordnete Spannleiste (36) kann einteilig ausgebildet sein und kann sich über die gesamte Länge des jeweiligen Düsenaufsatzes (24) erstrecken. Sie kann alternativ segmentiert sein. Das Spannmittel (35) weist ferner mehrere Spannstifte (37) auf, die sich quer durch die Seitenwände (28) erstrecken und die an den Spannleisten (36) verstellbar befestigt sind. Die Saugöffnungsweite kann durch Verstellung, insbesondere Verdrehen, der Spannstifte (37) verändert werden .
Die Spannstifte (37) können z.B. als Schraubstifte
ausgebildet sein, mit denen die distanzierten Spannleisten (36) gegenseitig verschraubt und verspannt werden können.
Die Spannstifte (37) durchsetzen die Seitenwände (28), wobei gemäß Figur 8 im Bereich der Säugöffnung (25) eine Spannhülse auf dem jeweiligen Spannstift (37) aufgezogen ist, die jeweils in einer Sackbohrung der Innenwände (29) aufgenommen und mit einer Feder axial abgestützt ist. Beim Verschrauben der Spannstifte (37) werden die Spannleisten (36) unter Mitnahme ihrer jeweiligen Seitenwand (28) gegenseitig angenähert oder entfernt, wobei die Spannhülse mit den Federn eine zentrale Gegenkraft auf die
Seitenwände (28) ausübt und diese in Anlage an ihrer jeweiligen Spannleiste (36) hält. Alternativ können die Verstelleinrichtung (34) und das Spannmittel (35) in anderer Weise konstruktiv ausgebildet sein. Die mit den Flüssigkeitsstrahlen (4) in einer oder
mehreren Wasserstrahlverfestigungseinrichtungen (1) verfestigte Fasermaterialbahn (2) kann zu einer
anschließenden, nicht dargestellten Weiterverarbeitung transportiert werden. Dies kann z.B. eine
Trocknungseinrichtung mit einem Quetschwerk und/oder einem Trocknungsofen sein. Hieran können sich weitere
Verarbeitungseinrichtungen, z.B. ein Vliesleger, eine Wickeleinrichtung, ein Schneidwerk oder dergleichen anschließen . Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsformen und der genannten Varianten sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die genannten Merkmale beliebig miteinander kombiniert und gegebenenfalls auch vertauscht werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Einrichtung zur Wasserstrahlverfestigung
2 Fasermaterialbahn
3 Injektor, Düsenleiste
4 Flüssigkeitsstrahl, Wasserstrahl
5 Transportmittel
6 Absaugvorrichtung
7 Unterdruckerzeuger
8 Rückgewinnung
9 Rückführung Wasser
10 Auslass Luft
11 Fördermittel
12 Fördertrommel
13 Antrieb
14 Strahlsaugkasten
15 Strahlsaugrohr
16 Achse, Kastenachse
17 Kasteninnenraum
18 Kastenmantel
19 Abflachung
20 Mantelöffnung
21 Strebe
22 Zwischenraum
23 Saugdüse
24 Düsenaufsatz
25 Säugöffnung
26 Einlassseite
27 Auslassseite
28 Seitenwand
29 Innenwandung schräg
30 Außenwandung gestuft
31 Dachwandung gewölbt
32 Bodenwandung eben
33 Sockel
34 Verstelleinrichtung
35 Spannmittel 36 Spannleiste
37 Spannstift
38 Düsenhalter, Klaue
39 Dichtung
40 Verschluss
41 Lagerfläche
42 Flansch
43 Absaugöffnung