DE10160725A1

DE10160725A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE10160725A1
Application number: DE10160725A
Authority: DE
Inventors: Frank Wegehaupt
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-12
Also published as: EP1321571A3; US20030108678A1; EP1321571A2; CA2413792A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn 12, insbesondee Papier- oder Kartonbahn, mittels wenigstens einer Düse 14 wird der Düse 14 ein vorzugsweise einstellbarer Volumenstrom des betreffenden Sprühmediums 16 über wenigstens ein Ventil 20 zugeführt, wobei im Volumenstrom des Sprühmediums 16 auftretende Pulsationen vorzugsweise gedämpft oder abgeschwächt werden. Es wird auch eine entsprechende, eine Düse 14 sowie wenigstens ein Ventil 20 umfassende Vorrichtung beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mittels wenigstens einer Düse, bei dem der Düse ein vorzugsweise einstellbarer Volumenstrom des betreffenden Sprühmediums zugeführt wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Bei der Herstellung, Veredelung und Bearbeitung von Faserstoffbahnen werden Sprühanlagen eingesetzt, um bestimmte Bahneigenschaften gezielt zu beeinflussen. Bei diesen Eigenschaften kann es sich beispielsweise um den Feuchtegehalt, die Oberflächenfeuchte, die Oberflächenbeschichtung und/oder dergleichen handeln. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein Impfen mit Zusatzstoffen denkbar. Bei Anwendungen, bei denen mit einem variablen Volumenstrom gesprüht wird (vgl. z. B. die Feuchtequerprofilierung mit Düsenfeuchtern bei der Papierherstellung), kommen derzeit die beiden folgenden Regelkonzepte zum Einsatz:

1. Parallelschaltung der Ventile (Binäre Volumenstromregelung)

Bei einer solchen Parallelschaltung der Ventile mit binärer Volumenstromregelung werden mehrere Ventile mit unterschiedlicher Durchflußmenge als Ventilblock zueinander parallel geschaltet. Jedes Ventil kennt nur den Zustand geöffnet oder geschlossen. Durch Öffnen einzelner Ventile mit unterschiedlichem Volumenstrom lassen sich additiv verschiedene Gesamtvolumenströme erzeugen.

Dieses Regelungskonzept weist den Nachteil auf, daß sich durch die Addition nur eine gestufte Volumenstromkennlinie erzeugen läßt. Ein weiterer Nachteil ist die große Anzahl an Einzelventilen pro Düse und der dadurch bedingte große Platzbedarf und hohe Preis des Ventilblocks.

2. Reihenanordnung der Düsen (Binäre Volumenstromregelung)

Bei einer solchen Reihenanordnung werden mehrere Düsen mit unterschiedlicher Durchflußmenge beim Besprühen in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnet. Jede Düse wird von einem Ventil gesteuert, das nur den Zustand geöffnet oder geschlossen kennt. Durch die Kombination einzelner geöffneter Düsen lassen sich additiv verschiedene Gesamtvolumenströme erzeugen.

Dieses Regelungskonzept weist den Nachteil auf, daß sich durch die Addition nur eine gestufte Volumenstromkennlinie erzeugen läßt. Ein weiterer Nachteil ist die große Anzahl an Einzelventilen und Düsen sowie der dadurch bedingte hohe Preis der Gesamtsprüheinheit.

Aus der DE 689 24 433 T2 ist ein gepulstes Befeuchtungssprühsystem bekannt, das dem Zuführen von Befeuchtungsfluid zu einer Walze einer Druckerpresse dient.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sprühmedium-Volumenstrom der Düse über wenigstens ein Magnetventil in Form eines Pulsationsventils oder eines unstetig angesteuerten Proportionalventils zugeführt wird, wobei im Volumenstrom des Sprühmediums auftretende Pulsationen vorzugsweise gedämpft oder abgeschwächt werden. Dabei wird der der Düse zugeführte Volumenstrom vorzugsweise über das Ventil eingestellt. Bei Proportionalventilen sollte die Steuerung mit kurzen Schaltsprüngen zwischen den Schaltwerten Ein/Aus nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation erfolgen.

Die Ventile werden vorzugsweise in Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen etc. eingesetzt. Grundsätzlich ist ein Einsatz zur Volumenstromregelung von Flüssigkeiten in Düsen beim Besprühen faserstoffhaltiger bewegter Bahnen, insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprüganlagen, Profilierungsanlagen etc. möglich.

Als Pulsationsventil wird vorzugsweise ein Ankerventil und insbesondere ein Plattenankerventil und als Proportionalventil vorzugsweise ein Nadelventil verwendet.

Pulsierende Ventile als solche sind bereits in den Druckschriften DE 41 39 671 C2 und DE 44 19 446 C2 beschrieben.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform werden im Volumenstrom des Sprühmediums auftretende Pulsationen mittels wenigstens eines der Düse vorgeschalteten Pulsationsdämpfers und/oder durch die Verwendung einer Düse mit entsprechend großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite und/oder durch die Verwendung einer flexiblen Zuleitung zur Düse gedämpft bzw. abgeschwächt.

Pulsationsdämpfer oder Impulsdämpfer nutzen die Kompressibilität von Gasen zum Ausgleich von Druckschwankungen. Die Anordnung der Zuführleitung und der Ausgangsleitung in einem im Vergleich zum Leitungsquerschnitt deutlich größeren geschlossenen Gasvolumen ermöglicht das Einfließen der Flüssigkeit solange, bis beide Querschnitte (Eingang und Ausgang) in die Flüssigkeit eintauchen. Das verbleibende Gasvolumen ist eingeschlossen und wird entsprechend dem anliegenden Druck zusammengedrückt. Der Gasvorfülldruck ist an den Betriebsdruck angepaßt. Schnell ablaufende Druckschwankungen (Pulsationen) verändern das Volumen des eingesperrten Gases (vorwiegend Luft). Die energieumsetzende Kompression und Expansion des Gaspolsters glättet die eintretenden Pulsationen.

Die Dämpfung kann jedoch auch über einen Membranspeicher erfolgen. Der Membranspeicher besitzt zwei durch eine flexible Membran getrennte Bereiche, wobei ein Bereich mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff und der andere Bereich mit dem Sprühmedium gefüllt ist.

Bei der insbesondere in Kombination mit einem Ventil verwendbaren flexiblen weichen Zuleitung zur Düse wird der Umstand ausgenutzt, daß die Elastizität einer solchen flexiblen Düsenzuleitung eine dämpfende Wirkung besitzt. Die flexible Düsenzuleitung kann beispielsweise durch einen Polyethylen-. Polyurethan- oder Polyamidschlauch gebildet sein. Sie kann beispielsweise eine Länge besitzen, die insbesondere größer als 3 m und vorzugsweise größer als 5 m ist. Eine entsprechende Anordnung wird vorzugsweise in Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen etc. eingesetzt.

Vorteilhafterweise wird eine Düse verwendet, deren in Bahnlaufrichtung gemessene Sprühbreite zumindest 30% und vorzugsweise zumindest 50% der in Bahnquerrichtung gemessenen Sprühbreite beträgt.

In bestimmten Fällen ist es von Vorteil, wenn als Düse eine Flachstrahldüse verwendet wird. Dabei kann beispielsweise eine elliptische Flachstrahldüse eingesetzt werden.

Solche Flachstrahldüsen können insbesondere in Kombination mit den genannten Pulsationsdämpfern und/oder flexiblen Düsenzuleitungen eingesetzt werden, die für eine hinreichende Dämpfung der Pulsationen sorgen. Flachstrahldüsen besitzen die Eigenschaft, daß alle Strahlen unter annähernd dem gleichen Winkel in Bahnlaufrichtung auf die Faserstoffbahn auftreffen. Der Wirkungsgrad der Feuchtung hängt von diesem Winkel ab. Dies hat den Vorteil, daß der optimale Winkel für einen maximalen Feuchtungswirkungsgrad eingestellt werden kann.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform wird als Düse eine Flachstrahldüse verwendet, die unter einem Anstellwinkel zur Faserstoffbahn entgegen der Bahnlaufrichtung sprüht, wobei der Anstellwinkel insbesondere kleiner als etwa 80° und vorzugsweise kleiner als etwa 70° sein kann. Damit wird der Wirkungsgrad der Feuchtung entsprechend erhöht bzw. ein Nebeln reduziert. Eine entsprechende Flachstrahldüse kann vorteilhafterweise bei Bahngeschwindigkeiten verwendet wird, die größer als insbesondere 1200 m/min und vorzugsweise größer als 1500 m/min sind. Eine entsprechende Anordnung wird vorzugsweise in Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen etc. eingesetzt.

In bestimmten Fällen kann es auch von Vorteil sein, wenn als Düse eine Vollkegeldüse verwendet wird.

Der über ein solches Ventil zugeführte Volumenstrom wird vorteilhafterweise über eine Pulsweitenmodulation eingestellt werden. Dabei wird das Ventil vorzugsweise mit konstanter Taktfrequenz angesteuert, wobei die Taktfrequenz unter 120 Hz, vorzugsweise unter 70 Hz und insbesondere unter 30 Hz liegen sollte.

Das angegebene Verfahren wird vorteilhafterweise in Papier- oder Kartonmaschinen und insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen angewandt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühmedium-Volumenstrom der Düse über wenigstens ein Ventil in Form eines Pulsations- oder eines Proportionalventils zugeführt ist, wobei vorzugsweise Mittel vorgesehen sind, um im Volumenstrom des Sprühmediums auftretende Pulsationen zu dämpfen oder abzuschwächen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit insbesondere auch Pulsationsventile wie beispielsweise Ankerventile und insbesondere Plattenankerventile, d. h. Pulsationsventile mit einem Plattenanker oder Proportionalventile wie beispielsweise Nadelventile, in Papier- und Kartonmaschinen eingesetzt werden. Dabei ist insbesondere eine Verwendung in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen möglich. Die jeweiligen Ventile können insbesondere zur Volumenstromregelung des betreffenden Sprühmediums vorgesehen sein. Es können somit insbesondere auch die folgenden Vorteile solcher Ventile genutzt werden:

- kontinuierliche Regelung eines mittleren Volumenstroms von 0% bis 100%
- auch für kleinere Volumenströme und Flüssigkeitsdrücke geeignet
- infolge des großen Regelbereichs nur ein Ventil und nur eine Düse pro Sprühposition in Maschinenquerrichtung erforderlich

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist ausgeschlossen, daß die durch solche Ventile erzeugten Pulsationen auf die Sprühflüssigkeit übertragen werden.

Die jeweiligen Pulsationsdämpfer (oder elastischen Zuleitungen) können insbesondere in Leitungen für Flüssigkeiten oder Suspensionen in Papier- und Kartonmaschinen eingesetzt werden. Es ist beispielsweise wenigstens ein Pulsationsdämpfer in der betreffenden Leitung zwischen einer Düse und einem Ventil beliebiger Bauart, vorzugsweise einem Pulsationventil, einsetzbar. Die Pulsationsdämpfer können beispielsweise in Anlagen zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen insbesondere, in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen und insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen verwendet werden. Zu den Vorteilen dieser Pulsationsdämpfer zählen u. a.:

- Pulsationen in der Sprühflüssigkeit, wie sie insbesondere durch Ventile erzeugt werden, werden gedämpft
- Sprühmengenschwankungen auf der bewegten Faserstoffbahn werden entsprechend verringert.

Pulsationsventile wie insbesondere Ankerventile und vorzugsweise Plattenankerventile oder Proportionalventile wie insbesondere Nadelventile können insbesondere für einen Einsatz in Papier- und Kartonmaschinen mit Pulsationsdämpfern und/oder flexiblen Zuleitungen kombiniert werden. So kann insbesondere eine Einheit aus einem Ventil und einem Pulsationsdämpfer und/oder einer elastischen Düsenzuleitung gebildet werden.

Pulsationsventile wie insbesondere Ankerventile und vorzugsweise Plattenankerventile oder Proportionalventile wie insbesondere Nadelventile können außer mit Pulsationsdämpfern und/oder flexiblen Zuleitungen auch mit der jeweiligen Flüssigkeitssprühdüse kombiniert werden. Auch solche Kombinationen sind beispielsweise wieder anwendbar in Anlagen zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen, insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen und insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen. Es kann somit eine jeweilige Einheit aus einem Ventil, einem Pulsationsdämpfer und/oder einer flexiblen Zuleitung und einer Düse gebildet werden.

Ein Vorteil einer solchen Einheit aus Pulsationsdämpfer und/oder flexibler Zuleitung, Ventil und Düse besteht darin, daß ein pulsierendes Ventil, aufgrund der Pulsationsdämpfung, auch zum Besprühen bewegter Bahnen eingesetzt werden kann.

Pulsationsventile wie insbesondere Ankerventile und vorzugsweise Plattenankerventile oder Proportionalventile wie insbesondere Nadelventile zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen für einen Einsatz insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen, können insbesondere auch in Kombination mit Düsen eingesetzt werden, deren Sprühbreite in Bahnlaufrichtung groß ist, und zwar insbesondere größer als 30% der Sprühbreite in Bahnquerrichtung, wobei insbesondere elliptische Flachstrahldüsen oder Vollkegeldüsen verwendbar sind. Es kann somit insbesondere auch eine jeweilige Einheit aus einem pulsierenden Ventil und einer Düse mit großer Sprühbreite gebildet werden.

Zu den Vorteilen einer Verwendung derartiger Düsen im Zusammenhang mit pulsierenden Ventilen zählt u. a., daß durch die große Sprühbreite in Bahnlaufrichtung eine Pulsation im Volumenstrom im Sprühbild abgeschwächt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Befeuchtung eines Punktes auf der bewegten Bahn durch die große Sprühbreite über einen längeren Zeitraum erfolgt. Dadurch werden Volumenstromschwankungen während dieses Zeitraums an dem Punkt ausgeglichen.

Pulsierende Ventile wie insbesondere Ankerventile und vorzugsweise Plattenankerventile oder entsprechend angesteuerte Proportionalventile können auch in Kombination mit zumindest einem Pulsationsdämpfer und/oder einer flexiblen Zuleitung und in Kombination mit Düsen eingesetzt werden, deren Sprühbreite in Bahnlaufrichtung groß ist und insbesondere größer ist als 30% und vorzugsweise größer ist als 50% der Sprühbreite in Bahnquerrichtung, wobei insbesondere elliptische Flachstrahldüsen oder Vollkegeldüsen zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen eingesetzt werden können. Es ist insbesondere wieder eine Verwendung in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen, möglich. Ein jeweiliges pulsierendes Ventil kann somit insbesondere auch in Kombination mit einem Pulsationsdämpfer und einer Düse mit großer Sprühbreite eingesetzt werden.

Durch die große Sprühbreite der Düse in Bahnlaufrichtung und der Verwendung wenigstens eines Dämpfers werden Feuchteschwankungen durch das Sprühen auf der bewegten Bahn weitgehend beseitigt, wodurch insbesondere auch ein Einsatz für schnell bewegte Bahnen möglich ist.

Es wird insbesondere auch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Volumenstromregelung mit zumindest einem Ventil für flüssige Medien geschaffen, die den Volumenstrom an einer Düse oder einer Düsengruppe regeln und zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen einsetzbar sind, wobei dort insbesondere auch eine Verwendung in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen möglich ist.

Ventile erzeugen an sich einen pulsierenden Volumenstrom, der beim Besprühen bewegter Bahnen auf das Sprühbild übertragen werden kann. Die aufgetragene Sprühmenge würde somit in Laufrichtung der Bahn entsprechend der Pulsation variieren. Dabei hängt das Ausmaß der Variation der Sprühmenge von den folgenden Faktoren ab: Frequenz der Pulsation, Bahngeschwindigkeit, Sprühbreite in Bahnlaufrichtung, Anzahl der Düsen in Bahnlaufrichtung und Dämpfung der Pulsation. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung werden nun unerwünschte Volumenstromschwankungen in Flüssigkeitsleitungen, bedingt beispielsweise durch Eigenschwingungen von Maschinenbauteilen wie insbesondere solchen Ventilen, in Papier- und Kartonmaschinen gedämpft.

Mit der Verwendung eines oder mehrerer Ventile erhält man eine kontinuierliche, d. h. stetige und nicht kaskadenförmige Volumenstromkennlinie über den gesamten Regelbereich. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind somit beliebige Volumenströme einstellbar, was z. B. eine genauere Antwortfunktion bei der Feuchteprofilierung mit Düsenfeuchtern erlaubt.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Dämpfersystems ist ein pulationsarmes Sprühen möglich. Dies wird beispielsweise durch Reduzierung der Flüssigkeitsschwankungen nach dem Ventil um insbesondere mindestens 50%, insbesondere mindestens 80% und insbesondere mindestens 90% unmittelbar vor der Düse erreicht. Damit werden Pulsationen in der Sprühflüssigkeit, die durch schwingende Maschinenteile wie beispielsweise eine Pumpe oder ein pulsierendes Ventil erzeugt wurden, gedämpft, wodurch die Gleichmäßigkeit des Sprühbildes in Bahnlaufrichtung verbessert wird.

Es ist ein gleichmäßiges Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn wie insbesondere einer Papierbahn möglich, deren Geschwindigkeit v größer als beispielsweise 500 m/min. insbesondere größer als 1000 m/min und vorzugsweise größer als 1500 m/min sein kann. Mit zunehmender Bahngeschwindigkeit können auch Volumenstromschwankungen mit hohen Frequenzen am Sprühbild erkennbar werden.

Durch weniger Ventile pro Düse, insbesondere bei nur einem Ventil je Düse, können gegenüber dem Stand der Technik insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen kleinere Baumaße für die Regeleinheit erzielt werden, die es ggf. ermöglichen, das Ventil direkt in den Sprühbalken zu integrieren.

Durch die im Vergleich zum Stand der Technik kleinere Anzahl von Ventilen und/oder Düsen, insbesondere bei nur einem Ventil je Düse oder nur einer Düse je Sprühposition in Bahnquerrichtung, und/oder kostengünstigere Ventile können insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen wartungsärmere und kostengünstigere Sprüheinrichtungen hergestellt werden.

Als Sprühmedium sind beispielsweise Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, Additive wie Polyethylenglykol, Polivinylalkohol, Tenside, Stärke, Impfstoffe, (Streich-)Farben und Lacke denkbar.

Die Volumenströme je Düse und/oder Ventil können beispielsweise in einem Bereich bis maximal 30 l/min. insbesondere bis maximal 0,70 l/min und vorzugsweise bis maximal 0,20 l/min liegen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich auch durch eine relativ hohe Lebensdauer aus. So ist beispielsweise ein Einsatz im weitgehenden Dauerbetrieb mit über 70% Betriebsdauer, insbesondere mit über 90% Betriebsdauer bei einer Lebensdauer von mindestens 3 Jahren, insbesondere wenigstens 5 Jahren denkbar.

Die Erfindung ist insbesondere auch bei Drücken von weniger als 20 bar, insbesondere weniger als 2 bar und vorzugsweise weniger als 1 bar anwendbar.

Es können insbesondere auch unterschiedliche Düsentypen verwendet werden. Dazu zählen insbesondere Einstoffdüsen, Zweistoffdüsen (Flüssigkeit-Gas, Flüssigkeit-Flüssigkeit), innen oder außen mischend, unterschiedliche Strahlformen, insbesondere Flachstrahldüsen und insbesondere Vollkegeldüsen.

Es sind insbesondere Volumenströme im Verhältnis von kleiner als 1 : 5, insbesondere kleiner als 1 : 10 und insbesondere kleiner als 1 : 15 denkbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teildarstellung einer möglichen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Besprühen einer Faserstoffbahn,
Fig. 2 ein Funktionsschema zur Erläuterung der Funktionsweise eines Ventils,
Fig. 3 ein Beispiel einer Kennlinie eines Ventils bei kontinuierlicher Volumenstromregelung im Vergleich zur entsprechenden Kennlinie eines normal gesteuerten Proportionalventils,
Fig. 4 das Sprühbild einer Vollkegeldüse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite im Vergleich zum Sprühbild einer Flachstrahldüse und
Fig. 5 eine beispielhafte Verwendung einer unter einem Anstellwinkel entgegen der Bahnlaufrichtung sprühenden Flachstrahldüse.
Fig. 1 zeigt in schematischer Teildarstellung eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn 12. Bei der Faserstoffbahn 12 kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Die Vorrichtung 10 umfaßt wenigstens eine Düse 14, der ein vorzugsweise einstellbarer Volumenstrom des betreffenden Sprühmediums 16 zugeführt wird. Der Düse 14 ist wenigstens ein Pulsationsdämpfer 18 vorgeschaltet, um im Volumenstrom des Sprühmediums 16 enthaltene Pulsationen zu dämpfen.
Der Volumenstrom des Sprühmediums 16 wird durch ein Ventil 20 eingestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Pulsationsventil in Form eines Ankerventils und insbesondere um ein Plattenankerventil oder um ein Proportionalventil in Form eines Nadelventils handeln. Dieses Ventil 20 wird über eine Steuerspannung U mit einer Taktfrequenz f angesteuert. Dabei kann der Volumenstrom beispielsweise über eine Pulsweitenmodulation variiert werden. Die Taktfrequenz f wird in diesem Fall vorzugsweise konstant gehalten und liegt bei ca. 30 Hz.
Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, wird dem Ventil 20 das Sprühmedium 16 über eine Leitung 22 zugeführt. Der Pulsationsdämpfer 18 ist in einer das Ventil 20 mit der Düse 14 verbindenden Leitung 24 angeordnet. Er liegt somit zwischen dem Ventil 20 und der Düse 14.
Im unteren rechten Teil der Fig. 1 ist die Pulsation des Volumenstroms vor dem Pulsationsdämpfer 18 dargestellt. Im Vergleich dazu ist im linken unteren Teil der Fig. 1 die Pulsation des Volumenstroms nach dem Pulsationsdämpfer wiedergegeben. Bei einem Vergleich der beiden Pulsationsdiagramme ist zu erkennen, daß die im Volumenstrom des Sprühmediums 16 enthaltene Pulsation durch den Pulsationsdämpfer 18 gedämpft wird.
Fig. 2 zeigt ein Funktionsschema zur Erläuterung der Funktionsweise des Ventils 20. Während eines im allgemeinen konstanten Intervalls der Dauer T öffnet und schließt das Ventil einmal den Durchfluß, oder es bleibt durchgehend geöffnet oder durchgehend geschlossen. Variiert werden kann die Dauer des Öffnungsintervalls t₀. Das Verhältnis t₀/T bestimmt die Öffnungsdauer des Ventils. Je größer die Öffnungsdauer, desto mehr Flüssigkeit fließt durch das Ventil. Entsprechend kann der Volumenstrom der Flüssigkeit geregelt werden. Das erste Zeitdiagramm ergibt sich bei einer Öffnungsdauer von 50%, das zweite bei einer Öffnungsdauer von 25% und das dritte bei einer Öffnungsdauer von 75%.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Kennlinie a eines Ventils bei kontinuierlicher Volumenstromregelung im Vergleich zu einer entsprechenden Kennlinie b eines herkömmlich angesteuerten Proportionalventils.
Die in der Fig. 1 dargestellte Einheit aus Ventil 20, Pulsationsdämpfer 18 und Düse 14 ist insbesondere in Anlagen zum Besprühen von bewegten Faserstoffbahnen 12, insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Dampffeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen einsetzbar. Durch den Pulsationsdämpfer 18 wird erreicht, das in dem Sprühmedium 16 enthaltene Pulsationen, wie sie insbesondere durch ein Ventil 20 erzeugt werden, gedämpft werden.
Dadurch werden Sprühmengenschwankungen auf der bewegten Faserstoffbahn verringert.
Anstelle eines Pulsationsdämpfers oder zusätzlich kann beispielsweise auch eine flexible Zuleitung zur Düse vorgesehen sein.
Überdies ist es beispielsweise möglich, ein pulsierendes Ventil 20 in Kombination mit einer Düse großer in Bahnlaufrichtung L gemessener Sprühbreite oder -tiefe einzusetzen. Dabei kann beispielsweise eine Einheit aus Ventil und Düse großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite oder auch eine Einheit aus Ventil, Pulsationsdämpfer (und/oder flexibler Zuleitung) und Düse großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt das Sprühbild A einer solchen Düse 14 mit großer in Bahnlaufrichtung L gemessener Sprühbreite b₁, hier beispielsweise einer Vollkegeldüse, im Vergleich zum Sprühbild B einer Flachstrahldüse.
Die Teile A und B der Fig. 4 zeigen das Sprühbild der jeweiligen Düse zu den Zeitpunkten t₁, t₂ und t₃. Die Verschiebung des jeweiligen Sprühbilds entspricht der bewegten Bahn. Der schraffierte Bereich des jeweiligen Sprühbilds bedeutet, daß zu diesem Zeitpunkt die Düse nicht oder nur wenig sprüht. Dagegen sprüht die Düse in dem nicht schraffierten Bereich des jeweiligen Sprühbildes. Es ist somit der zeitliche Verlauf der Pulsation wiedergegeben.
Das Sprühbild A ergibt sich bei einer Vollkegeldüse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite b₁. Die Punkte P1 und P2 werden von einem Sprühbild mit Sprühen und einem Sprühbild ohne Sprühen überlappt. Dies führt trotz einer im Volumenstrom des Sprühmediums enthaltenen Pulsation zu einem gleichmäßigen Sprühbild in den Punkten P1 und P2 (vgl. den rechten Teil der Fig. 4A).
Das Sprühbild B ergibt sich bei einer Flachstrahldüse mit kleiner in Bahnlaufrichtung L gemessener Sprühbreite b₁. Die Punkte P1 und P2 werden jeweils nur von einem Sprühbild mit Sprühen oder einem Sprühbild ohne Sprühen überlappt. Dies führt dazu, daß die im Volumenstrom des Sprühmediums enthaltene Pulsation vollständig auf das Sprühbild der Bahn 12 übertragen wird (vgl. den rechten Teil der Fig. 4B).
Große in Bahnlaufrichtung L gemessene Sprühbreiten b₁ führen somit zu einer Vergleichmäßigung der im Volumenstrom des Sprühmediums enthaltenen Pulsation beim Sprühen der Düse, wie sich aus einem Vergleich der beiden Diagramme im rechten Teil der Fig. 4A und 4B ergibt, in denen jeweils die Sprühmenge über der Bahnlänge dargestellt ist.
Als Düse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite b₁ kann anstelle einer Vollkegeldüse beispielsweise auch eine elliptische Flachstrahldüse verwendet werden.
Somit wird durch eine große in Bahnlaufrichtung gemessene Sprühbreite b₁ eine im Volumenstrom enthaltene Pulsation im Sprühbild abgeschwächt, was darauf zurückzuführen ist, daß die Befeuchtung eines jeweiligen Punktes auf der bewegten Bahn durch die große Sprühbreite über einen längeren Zeitraum erfolgt. Dadurch werden Volumenstromschwankungen während dieses Zeitraums an dem betreffenden Punkt ausgeglichen. Die in Bahnlaufrichtung gemessene Sprühbreite b₁ der betreffenden Düse kann beispielsweise größer als 30% der in Bahnquerrichtung gemessenen Sprühbreite b_q sein.
Wie sich aus der Fig. 5 ergibt, kann als Düse 14 beispielsweise eine Flachstrahldüse verwendet werden, die unter einem Anstellwinkel α zur Faserstoffbahn 12 entgegen der Bahnlaufrichtung L sprüht. In der Fig. 5 ist die entsprechende Strahlrichtung mit SR bezeichnet. Der Anstellwinkel α kann insbesondere kleiner als etwa 80° und vorzugsweise kleiner als etwa 70° sein.
Es kann sowohl eine Einheit aus Ventil und Düse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite als auch eine Einheit aus Ventil, Pulsationsdämpfer (und/oder flexibler Zuleitung) und Düse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite verwendet werden. Bei beiden Einheiten kann als Ventil beispielsweise ein Ankerventil wie insbesondere ein Plattenankerventil oder ein Nadelventil eingesetzt werden. Beide Einheiten sind beispielsweise verwendbar zum Besprühen bewegter Faserstoffbahnen, insbesondere in Sprüheinrichtungen bei Papier- und Kartonmaschinen, insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen. Bei beiden Einheiten kann als Düse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite b₁ beispielsweise eine elliptische Flachstrahldüse oder eine Vollkegeldüse vorgesehen sein.
Mit einer Einheit aus Ventil, Pulsationsdämpfer (und/oder flexibler Zuleitung) und einer Düse mit großer in Bahnlaufrichtung gemessener Sprühbreite b₁ werden Feuchteschwankungen durch das Sprühen auf der bewegten Bahn weitgehend beseitigt, so daß solche Einheiten insbesondere auch bei schnell bewegten Bahnen einsetzbar sind. Bezugszeichenliste 10 Sprühvorrichtung
12 Faserstoffbahn
14 Düse
16 Sprühmedium
18 Pulsationsdämpfer
20 Ventil
22 Leitung
24 Leitung
L Bahnlaufrichtung
SR Strahlrichtung
b₁ Bahnlaufrichtung gemessene Sprühbreite
b_q in Bahnquerrichtung gemessene Sprühbreite
α Anstellwinkel

Claims

1. Verfahren zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mittels wenigstens einer Düse (14), bei dem der Düse (14) ein vorzugsweise einstellbarer Volumenstrom des betreffenden Sprühmediums (16) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühmedium-Volumenstrom der Düse (14) über wenigstens ein Ventil (20) in Form eines Pulsationsventils oder eines unstetig angesteuerten Proportionalventils zugeführt wird, wobei im Volumenstrom des Sprühmediums (16) auftretende Pulsationen vorzugsweise gedämpft oder abgeschwächt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Düse (14) zugeführte Volumenstrom über das Ventil (20) eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventil (20) ein Magnetventil verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulsationsventil ein Ankerventil/Plattenankerventil oder als Proportionalventil ein Nadelventil verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Volumenstrom des Sprühmediums (16) auftretende Pulsationen mittels wenigstens eines der Düse (14) vorgeschalteten Pulsationsdämpfers (18) und/ oder durch die Verwendung einer Düse (14) mit entsprechend großer in Bahnlaufrichtung (L) gemessener Sprühbreite (b₁) und/oder durch die Verwendung einer flexiblen Zuleitung (24') zur Düse (14) gedämpft bzw. abgeschwächt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (14) verwendet wird, deren in Bahnlaufrichtung (L) gemessene Sprühbreite (b₁) zumindest 30% und vorzugsweise zumindest 50% der in Bahnquerrichtung gemessenen Sprühbreite (b_q) beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine vorzugsweise elliptische Flachstrahldüse verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine Flachstrahldüse verwendet wird, die unter einem Anstellwinkel (α) zur Faserstoffbahn (12) entgegen der Bahnlaufrichtung (L) sprüht, wobei der Anstellwinkel (α) insbesondere kleiner als etwa 80° und vorzugsweise kleiner als etwa 70° ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine entsprechende Flachstrahldüse bei Bahngeschwindigkeiten verwendet wird, die größer als insbesondere 1200 m/min und vorzugsweise größer als 1500 m/min sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine Vollkegeldüse verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der über das Ventil (20) zugeführte Volumenstrom über eine Pulsweitenmodulation eingestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (20) mit konstanter Taktfrequenz angesteuert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz kleiner als 120 Hz, vorzugsweise kleiner als 70 Hz und insbesondere kleiner als 30 Hz ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in Papier- oder Kartonmaschinen und insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Additivsprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen angewandt wird.

15. Vorrichtung (10) zum Besprühen einer bewegten Faserstoffbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit wenigstens einer Düse (14), der ein vorzugsweise einstellbarer Volumenstrom des betreffenden Sprühmediums (16) zuführbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühmedium-Volumenstrom der Düse (14) über wenigstens ein Ventil (20) in Form eines Pulsationsventils oder eines unstetig angesteuerten Proportionalventils zugeführt ist, wobei vorzugsweise Mittel (18, 14, 24') vorgesehen sind, um im Volumenstrom des Sprühmediums (16) auftretende Pulsationen zu dämpfen oder abzuschwächen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der der Düse (14) zugeführte Volumenstrom über das Ventil (20), insbesondere als Magnetventil ausgeführt, einstellbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulsationsventil ein Ankerventil oder als Proportionalventil ein Nadelventil vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Ankerventil ein Plattenankerventil vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düse (14) wenigstens ein Pulsationsdämpfer (18) vorgeschaltet ist und/oder die Düse (14) eine entsprechend große in Bahnlaufrichtung (L) gemessene Sprühbreite (bi) besitzt und/oder eine flexible Zuleitung (24') zur Düse (14) vorgesehen ist, um im Volumenstrom des Sprühmediums (16) auftretende Pulsationen zu dämpfen bzw. abzuschwächen.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (14) vorgesehen ist, deren in Bahnlaufrichtung (L) gemessene Sprühbreite (b₁) zumindest 30% und vorzugsweise zumindest 50% der in Bahnquerrichtung gemessenen Sprühbreite (b_q) beträgt.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine vorzugsweise elliptische Flachstrahldüse vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine Flachstrahldüse vorgesehen ist, die unter einem Anstellwinkel (α) zur Faserstoffbahn (12) entgegen der Bahnlaufrichtung (L) sprüht, wobei der Anstellwinkel (α) insbesondere kleiner als etwa 80° und vorzugsweise kleiner als etwa 70° ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine Vollkegeldüse vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der über das Ventil (20) zugeführte Volumenstrom über eine Pulsweitenmodulation einstellbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (20) mit konstanter Taktfrequenz ansteuerbar ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz kleiner als 90 Hz, vorzugsweise kleiner als 30 Hz und insbesondere kleiner als 10 Hz ist.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Zuleitung (24') zur Düse (14) durch einen Polyethylen-. Polyurethan- oder Polyamidschlauch gebildet ist.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Zuleitung (24') zur Düse (14) eine Länge besitzt, die insbesondere größer als 3 m und vorzugsweise größer als 5 m ist.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Ventil (20) und Pulsationsdämpfer (18) bestehende Einheit vorgesehen ist.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Ventil (20), Pulsationsdämpfer (18) und/oder flexibler Zuleitung (24') und Düse (14) bestehende Einheit vorgesehen ist.

31. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Papier- oder Kartonmaschinen und insbesondere in Düsenfeuchtern, Streichaggregaten, Stärkesprühanlagen, Profilierungsanlagen und/oder dergleichen.