DE102005005463A1

DE102005005463A1 - Düsenbalken mit Mitteln zur Einstellung der Arbeitsbreite sowie Verfahren zur Einstellung der Arbeitsbreite eines Düsenstreifens

Info

Publication number: DE102005005463A1
Application number: DE102005005463A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dr. Münstermann
Original assignee: Fleissner GmbH
Current assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-10
Also published as: PL1891259T3; US7441315B2; JP2008528282A; EP1891259A1; WO2006081938A1; ATE434675T1; DE502006004071D1; ES2325419T3; US20080092935A1; EP1891259B1; JP4874998B2

Abstract

Der Düsenbalken befindet sich an einer Vorrichtung zur Erzeugeung von Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Warenbahn. Der Düsenbalken besteht aus einem sich über die Arbeitsbreite der Bahn erstreckenden Oberteil (4) und einem Unterteil (5), die in einem Flüssigkeitsaustrittsschlitz (10) ausläuft. Unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes (10) sind erfindungsgemäß ein Düsenstreifen (14) und in Fließrichtung der Wasserstrahlen betrachtet unmittelbar darüber ein leicht lösbarer so genannter Maskenstreifen (18) flüssigkeitsdicht gelagert. Vom Maskenstreifen (18) wird ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) abgedeckt und ein Teil wird freigegeben, wobei aus dem freigegebenen Teil Fluidstrahlen austreten und einen dichten Flüssigkeitsvorhang erzeugen. Erfindungsgemäß wird an dem Düsenbalken ein Düsenstreifen (14) mit maximaler Strahlbreite eingesetzt. Wenn eine geringere Strahlbreite gewünscht wird, wird ein entsprechender Maskenstreifen (18) montiert, der die nicht benötigten Düsenbohrungen in den äußeren Bereichen des Düsenstreifens (14) abdeckt. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Einstellung der Arbeitsbreite ermöglicht, darüber hinaus wird nur die im Prozess erforderliche Energie eingesetzt und die Warenbahn führenden Bauteile werden geschont. Darüber hinaus wird das Spritzwasseraufkommen in der Anlage vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsenbalken mit Mitteln zur Einstellung der Arbeitsbreite sowie ein Verfahren zur Einstellung der Arbeitsbreite eines Düsenstreifens.
Der Düsenbalken befindet sich an einer Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn. Der Balken besteht aus einem sich über die Arbeitsbreite der Faserbahn erstreckenden Oberteil und einem flüssigkeitsdicht daran befestigten Unterteil, wobei in dem Oberteil über die Länge des Balkens eine Druckkammer angeordnet ist, der die unter Druck stehende Flüssigkeit beispielsweise stirnseitig zugeführt wird. Parallel dazu ist nach einer Zwischenwandung eine Druckverteilkammer vorgesehen, die mit der Druckkammer- über in der Zwischenwandung angeordnete Flüssigkeitsdurchflussbohrungen verbunden ist, wobei an dem Unterteil ein Düsenstreifen mit den Bohrungen für die Düsenflüssigkeit gelagert ist.

Der Düsenstreifen sorgt für die Herstellung der Wasserstrahlen, die mit einem Druck von bis zu 1.000 bar erzeugt werden. Bei einem solchen Düsenstreifen handelt es sich um Blechstreifen von ungefähr 1 Millimeter Dicke und ungefähr 1 Zoll (25,4 Millimeter) Breite. Die Länge des Düsenstreifens, der über die ganze Warenbahnbreite verläuft, ist je nach Ausführung circa 300 bis 500 Millimeter größer als die Warenbahnbreite. Die mit Düsen versehene Länge des Düsenstreifens entspricht üblicherweise der Warenbahnbreite plus 50 Millimeter. Der Durchmesser der Bohrungen im Düsenstreifen liegt zwischen 0,08 und 0,2 Millimeter. Die Kante einer Bohrung am Wasserzulauf muss sehr exakt gearbeitet sein, um einen sauber austretenden Wasserstrahl gewährleisten zu können. Der Wasserstrahl soll gebündelt bleiben, bis er auf die Warenbahn trifft, da er nur so die volle kinetische Energie in das zu bearbeitende Vlies der Warenbahn einbringen und somit im Vlies eine optimale Lageänderung der einzelnen Fasern bzw. Filamente hervorrufen kann. Durch diesen Effekt der Lageänderung wird das Vlies in gewünschter Weise verfestigt und wahlweise auch in seiner Struktur beeinflusst.

Bei Maschinen mit einer derzeit marktgängigen Arbeitsbreite von 3,6 Meter ergibt sich nach der oben angegebenen Auslegung eine Wasserstrahlbreite von 3.650 Millimetern. Bei einer Düsenteilung von 40 hpi (holes per inch) hat ein solcher Düsenstreifen insgesamt 5.748 Düsenbohrungen, bei der jede einzelne Bohrung eine Prüfung auf 100%ige Funktionstüchtigkeit bestehen muss. Im Versagensfall zeigt sich sofort eine Fehlstelle auf der produzierten Ware, die dadurch entweder zu Ausschuss wird oder aber zumindest verminderte Qualität aufweist. Diese besonderen Anforderungen an einen Düsenstreifen schlagen sich in erhöhten Fertigungskosten und damit hohen Bauteilkosten nieder.

Eine Produktionsanlage zur Behandlung von Fasern einer entlang eines Düsenbalkens geführten Warenbahn muss darüber hinaus so flexibel zu betreiben sein, dass damit unterschiedlichste Kundenaufträge bearbeiten werden können. Die zu produzierenden Waren können verschiedenste Arbeitsbreiten erforderlich machen. Um die unterschiedlichen Arbeitsbreiten auf der Wasserstrahlvernadelungsmaschine fahren zu können, werden nach heutigem Stand der Technik Düsenstreifen mit entsprechenden Lochungsbreiten eingesetzt. Das hat den Nachteil hoher Investitionen, da die Fertigung der Düsenstreifen sehr kostenintensiv ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Düsenbalken sowie ein entsprechendes Verfahren an einer Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn bereitzustellen, die einfache und kostengünstige Einstellung der Arbeitsbreite ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Düsenbalken gemäß Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gelöst.

Der erfindungsgemäße Düsenbalken befindet sich an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn und besteht aus einem sich über die Arbeitsbreite der Bahn erstreckenden Oberteil und einem Unterteil, wobei in dem Oberteil über die Länge des Düsenbalkens eine Druckkammer angeordnet ist, der die unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, und parallel dazu in dem Unterteil eine Druckverteilkammer vorgesehen ist, die in einem Flüssigkeitsaustrittsschlitz ausläuft. Unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes sind ein Düsenstreifen und in Fließrichtung der Wasserstrahlen betrachtet unmittelbar darüber ein leicht lösbarer so genannter Maskenstreifen flüssigkeitsdicht gelagert. Vom Maskenstreifen wird ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens abgedeckt und ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens wird frei gegeben, wobei aus den vom Maskenstreifen frei gegebenen Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens eben so viele Fluidstrahlen austreten und einen dichten Flüssigkeitsvorhang erzeugen.

Erfindungsgemäß wird an einem Düsenbalken ein Düsenstreifen mit maximaler Strahlbreite eingesetzt. Wenn nun eine geringere Strahlbreite gewünscht wird, wird in Fließrichtung der Wasserstrahlen betrachtet vor dem Düsenstreifen ein Maskenstreifen montiert, der die nicht benötigten Düsenbohrungen in den äußeren Breichen des Düsenstreifens abdeckt.

Eine Anpassung der Strahlbreite an die Arbeitsbreite für die Warenbahn hat auch den Vorteil, dass nur soviel Energie im Prozess wie erforderlich eingesetzt wird. Anderenfalls steigt der Energieverbrauch mit der Strahlbreite an. Angepasste Strahlbreiten schonen darüber hinaus die Warenbahn führende Bauteile und vermindern das Spritzwasseraufkommen in der Anlage, wodurch der Prozesswasseraustrag aus dem geschlossenen Wasserkreislauf vermindert wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Maskenstreifen eine schlitzförmige Aussparung auf, die kleiner als die Länge der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens ist, wobei die schlitzförmige Aussparung dergestalt über der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen im Düsenstreifen angeordnet ist, dass ein Teil der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen frei gegeben wird.

Der Maskenstreifen wird vorzugsweise aus einem Kunststoff, Metall, Keramik oder aus Verbundwerkstoffen mit Gummierung hergestellt. Die notwendige Kontur des Maskenstreifens lässt sich beispielsweise mittels Laserschneidverfahren erzeugen. Der Maskenstreifen ist somit günstig herstellbar, und mit einem Düsenbalken, der einen Düsenstreifen sowie einen leicht auswechselbaren Maskenstreifen umfasst, wird somit auf einfache und Kosten sparende Weise die Flexibilität des Düsenbalkens für verschiedene Arbeitsbreiten gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Art der Ausgestaltung eines Düsenbalkens sofort, das heißt ohne aufwändige Umbaumaßnahmen, auch an bereits bestehenden Anlagen umgesetzt werden kann.

Ein erfindungsgemäßer Düsenbalken wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen üblichen Düsenbalken,
2 eine Detailansicht auf den Düsenstreifen und den Maskenstreifen aus 1,
3 einen Schnitt entlang der Linie C – C nach 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Düsenstreifens,
4 einen Schnitt entlang der Linie C – C nach 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Maskenstreifens.
Das Gehäuse des Düsenbalkens in 1 besteht aus einem Oberteil 1, das mit einem Unterteil 2 vielfach über seine Länge durch nicht dargestellte Schrauben von unten verschraubt ist. Das Oberteil 1 weist längs zwei Bohrungen 4 und 5 auf, von denen die obere die Druckkammer 4 und die untere die Druckverteilkammer 5 ist. Beide Kammern 4 und 5 sind an der einen Stirnseite durch Deckel 6 und 7 flüssigkeitsdicht verschraubt. An der anderen Gehäusestirnwand 15 weist die Druckkammer 4 eine Öffnung 3 auf, durch die die unter einen Druck von bis zu 1.000 bar gesetzte Flüssigkeit eingeführt wird. Die beiden Kammern 4 und 5 sind durch eine Zwischenwandung 8 voneinander getrennt. Über die Länge des Düsenbalkens verbindet eine große Anzahl von Durchflussbohrungen 9 in der Zwischenwandung 8 die beiden Kammern 4 und 5, so dass die in die Druckkammer 4 einströmende Flüssigkeit gleichmäßig verteilt über die Länge in die Druckverteilkammer 5 ausströmt. Die Druckverteilkammer 5 ist nach unten offen, und zwar durch einen gegenüber dem Durchmesser der Bohrung der Druckverteilkammer 5 schmalen Flüssigkeitsaustrittsschlitz 10, der sich längs des Düsenbalkens und eines unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes 10 angeordneten Düsenstreifens 14 erstreckt. Die Längserstreckung des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes 10 wird bestimmt durch die Teillänge des Düsenstreifens 14, die nicht durch den in Fließrichtung unmittelbar davor befindlichen Maskenstreifen 18 abgedeckt wird. Fluchtend mit den Deckeln 6 und 7 bzw. der gegenüberliegenden Gehäusestirnwand 15 ist das Unterteil 2 jeweils durch weitere Deckel 16 und 17 flüssigkeitsdicht verschraubt.
Die 2 zeigt eine nicht maßstabsgetreue Detailansicht auf den Düsenstreifen 14 und den Maskenstreifen 18 aus 1. Es bezeichnen X dabei die gelochte Länge des Düsenstreifens 14 und X' die reduzierte Länge der Aussparung im Maskenstreifen 18. Der vertikal verlaufende Pfeil deutet die Fließrichtung der Wasserstrahlen an.
Die 3 stellt einen Schnitt entlang der Linie C-C nach 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Düsenstreifens 14 dar.
Entsprechend ist in der 4 ein Schnitt entlang der Linie C-C nach 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Maskenstreifens 18 mit einer Aussparung 19 dargestellt.

1: Oberteil
2: Unterteil
3: Öffnung
4: Druckkammer
5: Druckverteilkammer
6: Deckel
7: Deckel
8: Zwischenwandung
9: Durchflussbohrung
10: Flüssigkeitsaustrittsschlitz
14: Düsenstreifen
15: Gehäusestirnwand
16: Deckel
17: Deckel
18: Maskenstreifen
19: Aussparung

Claims

Düsenbalken mit Mitteln zur Einstellung der Arbeitsbreite an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn, der aus einem sich über die Arbeitsbreite der Bahn erstreckenden Oberteil (1) und einem Unterteil (2) besteht, wobei a) in dem Oberteil (1) über die Länge des Düsenbalkens eine Druckkammer (4) angeordnet ist, der die unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, und b) parallel dazu in dem Unterteil (2) eine Druckverteilkammer (5) vorgesehen ist, die in einem Flüssigkeitsaustrittsschlitz (10) ausläuft, dadurch gekennzeichnet, dass c) unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes (10) ein lösbar angeordneter Maskenstreifen (18) und ein Düsenstreifen (14) flüssigkeitsdicht gelagert sind, wobei vom Maskenstreifen (18) ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) abgedeckt und ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) frei gegeben werden und wobei aus den vom Maskenstreifen (18) frei gegebenen Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) eben so viele Fluidstrahlen austreten und einen dichten Flüssigkeitsvorhang erzeugen.
Düsenbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenstreifen (18) eine schlitzförmige Aussparung (19) der Länge (X') aufweist, die kleiner als die Länge (X) der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) ist, wobei die schlitzförmige Aussparung (19) dergestalt über der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen im Düsenstreifen (14) angeordnet ist, dass ein Teil der Reihe Düsenaustrittsöffnungen entlang der Länge (X') frei gegeben wird.
Düsenbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenstreifen (18) aus einem Kunststoff, Metall, Keramik oder aus Verbundwerkstoffen mit Gummierung gefertigt ist.
Verfahren zur Einstellung der Arbeitsbreite an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 geführten Warenbahn, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der gewünschten Arbeitsbreite ein entsprechender Maskenstreifen (18) eingesetzt wird, der eine kleinere Länge (X') der mit Düsenaustrittsöffnungen gelochten größeren Länge (X) des Düsenstreifens (14) frei gibt.