DE102007029763A1

DE102007029763A1 - Device for production and treatment of fibrous material sheet, particularly paper or board web, has atomizing nozzle with spraying application mechanism for partial application of spraying jet on fibrous material

Info

Publication number: DE102007029763A1
Application number: DE200710029763
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Niemann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-08

Abstract

The device has anatomizing nozzle (5) with a spraying application mechanism (3) for partial application of a spraying jet (10) on the fibrous material sheet. A spraying jet split mechanism (4) is provided, in which the spraying jet divides two partial jets (10.1,10.3) with different features. An independent claim is also included for a method for the production and treatment of a fibrous material sheet, particularly paper or a board web.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit wenigstens einer zumindest eine Zerstäuberdüse zur Erzeugung Sprühauftragseinrichtung zum zumindest teilweisen Aufbringen eines Sprühstrahls auf die Faserstoffbahn.The The invention relates to an apparatus and a method for the production and / or treatment of a fibrous web, in particular paper or board web, with at least one at least one atomizer nozzle for producing spray application device for at least partial Applying a spray to the fibrous web.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus der EP 0 979 897 A2 bekannt.Such a device and such a method are for example from the EP 0 979 897 A2 known.

Bei den bisher üblichen Düsenfeuchtern mit Zerstäuberdüsen sind als wesentliche auf das Endprodukt wirkende Einflussgrößen die Auftragsqualität und -quantität anzusehen. Mit größer werdenden Bahngeschwindigkeiten und abnehmender Sprühtropfengröße nimmt der Wirkungsgrad der Befeuchtung ab, und es kommt zu einem ungleichmäßigen, wolkigen Auftrag. Der Grund dafür besteht darin, dass sich mit zunehmender Geschwindigkeit auf der Bahn eine zunehmend stabilere, d. h. schnellere und dickere Luftgrenzschicht, laminar und turbulent, aufbaut, die von den Tropfen kaum noch zu durchdringen ist. So wird ein Teil der Tropfen – insbesondere die kleineren Durchmessers – von der Luftschicht mitgerissen und verwirbelt, bevor sie die Bahn erreichen, wodurch eine Wolkigkeit und Streifigkeit des Auftrags erzeugt wird. Als Wolkigkeit werden hier clusterartige Auftragsmengenschwankungen der einzelnen Düse auf dem Papier bezeichnet. Die Größe der Wolken und/oder Flecken beträgt im allgemeinen 1 cm bis 8 cm, je nach Betriebsbedingungen. Unter Streifigkeit werden Auftragsmengenschwankungen der einzelnen Düse auf dem Papier in Maschinenlaufrichtung bezeichnet. Die Breite der Streifen hängt u. a. vom Verhältnis Düsenabstand in Querrichtung zum Bahnabstand und Sprühwinkel ab. Diese Effekte sind darauf zurückzuführen, dass die kleineren Tropfen nicht mehr den erforderlichen Impuls aufbringen, der für ein Durchdringen der Luftgrenzschicht erforderlich wäre.at the usual nozzle humidifiers with atomizing nozzles are significant influencing factors acting on the final product to view the order quality and quantity. With increasing web speeds and decreasing spray drop size takes that Humidification efficiency, and there is an uneven, cloudy order. The reason for that is that with increasing speed on the railway an increasingly stable, d. H. faster and thicker air boundary layer, laminar and turbulent, builds up, which is barely to be penetrated by the drops. So will a portion of the drops - especially the smaller diameter - of the air layer entrained and swirled before they reach the train, whereby a cloudiness and streaks of the job is generated. As cloudiness here are cluster-like orders quantity fluctuations of the single nozzle on the paper. The size of the Clouds and / or stains are generally 1 cm to 8 cm, depending on operating conditions. Under streakiness, order volume fluctuations of the single nozzle on the paper in the machine direction designated. The width of the stripes depends u. a. from the relationship Nozzle distance in the transverse direction to the track distance and spray angle from. These effects are due to that the smaller drops no longer have the required momentum Apply, for a penetration of the air boundary layer would be required.

Aber auch bei wachsenden Tropfendurchmessern nimmt eine Fleckigkeit auf der Faserstoffbahn zu. Ein dicker Tropfen in der Größenordnung ab 100 μm ist in der Lage, die Luftgrenzschicht auf der Faserstoffbahn komplett zu durchschlagen und die Faserstoffbahn lokal durchzufeuchten. Dies macht sich als sichtbare Glanz- und Glätteschwankungen im Endprodukt bemerkbar.But even with growing droplet diameters a patchiness increases the fibrous web too. A thick drop in the order of magnitude from 100 microns is capable of the air boundary layer on the fibrous web completely penetrate and moisten the fibrous web locally. This turns out to be visible gloss and smoothness variations in the End product noticeable.

Die Aufgabe der Erfindung ist also ähnlich wie bei der EP 103 26 763 A1 eine gleichmäßigere Befeuchtung der Faserstoffbahn zu realisieren.The object of the invention is therefore similar to the EP 103 26 763 A1 to realize a more uniform moistening of the fibrous web.

Die Aufgabe wird durch die im Vorrichtungsanspruch 1 und die im Verfahrensanspruch 14 kennzeichnenden Merkmale verwirklicht.The The object is achieved by the device in claim 1 and in the method claim 14 characteristic features realized.

Die Vorrichtung besitzt eine Sprühstrahlteilungseinrichtung, die den Sprühstrahl in zumindest zwei Teilstrahlen mit je unterschiedlichen Eigenschaften aufteilt und sie in unterschiedliche Richtungen weiterleitet. Je nach Sorte oder Geschwindigkeit der Faserstoffbahn kann so ein Teilstrahl mit festgelegten bzw. erzeugten Eigenschaften für den Auftrag auf die Faserstoffbahn bestimmt werden. Gegebenenfalls kann es auch von Nutzen sein, mehrere Teilstrahlen unterschiedlicher Eigenschaften nacheinander auf die Faserstoffbahn wirken zu lassen.The Device has a spray jet splitting device, the with the spray in at least two partial beams different properties and divides them into different Directions forwarded. Depending on the variety or speed of Fibrous web can thus a partial beam with specified or generated Properties intended for the application to the fibrous web become. Optionally, it may also be useful to have multiple partial beams different properties successively on the fibrous web to let act.

Zur Trennung des Sprühstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen ist vorzugsweise eine Separierungseinrichtung vorgesehen. Um die Teilstrahlen mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften gezielt verschiedenen Zwecken zuführen zu können, werden die Teilstrahlen räumlich getrennt weitergeleitet.to Separation of the spray into at least two partial beams a separation device is preferably provided. To the Sub-beams with their different properties specifically different To be able to supply purposes, the sub-beams spatially separated forwarded.

Von Vorteil ist es dabei, wenn die Separierungseinrichtung wenigstens eine Trennscheide umfasst, die verstellbar angeordnet ist. Dadurch werden beispielsweise die Volumenströme der einzelnen Teilstrahlen einstellbar gemacht. Die Verstellung der Trennscheiben kann mechanisch, pneumatisch, elektrisch, elektromotorisch oder hydraulisch erfolgen.From It is advantageous if the separating device at least a separating sheath, which is arranged adjustable. Thereby For example, the volume flows of the individual partial beams made adjustable. The adjustment of the cutting discs can be mechanical, pneumatically, electrically, electromotively or hydraulically.

Unter den unterschiedlichen Eigenschaften der Teilstrahlen sind in erster Linie die Tropfengrößenmittelwerte zu verstehen. Natürlich sollte die Varianz auch so gering sein, dass maximal 10% der Tropfengrößen aus einem gewünschten, durch die Trennscheiden eingestellten Tropfengrößenbereich herausfallen. Erfolgt beispielsweise eine Teilung des Sprühstrahls in drei Teilstrahlen mit durchschnittlichen Tropfengrößen < 15 μm, 15–50 μm und > 50 μm, so ist der mittlere Teilstrahl der wirkungsvollste für den gewünschten gleichmäßigen Feuchtigkeitsauftrag auf die Faserstoffbahn. Und nur 10% der Tropfengrößen in diesem mittleren Teilstrahl sollten dann unterhalb 15 μm oder oberhalb 50 μm Durchmesser seinUnder The different properties of the partial beams are first Line to understand the drop size means. Of course, the variance should be so low that maximum 10% of the drop sizes from a desired, fall out of the droplet size range set by the separating sheaths. For example, if a division of the spray in three partial beams with average drop sizes <15 μm, 15-50 μm and> 50 μm, so the middle sub-beam is the most effective for the desired uniform moisture application on the fibrous web. And only 10% of the drop sizes in this middle part of the beam should then below 15 microns or above 50 microns in diameter

Eine alternative unterschiedliche Eigenschaft der Teilstrahlen ist deren Geschwindigkeit. Dabei ist ein Teilstrahl mit hoch beschleunigbaren Tropfen(größen) zu erzeugen. Diese sind in der Lage, die Luftgrenzschicht an der Faserstoffbahn zu zerstören und diese ausreichend zu befeuchten. Es ist von Vorteil, wenn die Geschwindigkeit des Teilstrahles beim Auftreffen auf die Faserstoffbahn > 0,5 m/s, insbesondere > 0,8 m/s und vorzugsweise > 1,1 m/s ist.A alternative different property of sub-beams is their Speed. Here is a partial beam with highly accelerated To produce drops (sizes). These are in the Able to destroy the air boundary layer at the fibrous web and to moisten them sufficiently. It is beneficial when the speed of the partial beam when hitting the fibrous web is> 0.5 m / s, in particular> 0.8 m / s and preferably> 1.1 m / s.

Vorzugsweise umfasst die Sprühstrahlteilungseinrichtung einen Sichter. Ein Sichter erlaubt die Klassierung der Sprühflüssigkeit nach definierten Kriterien wie Tropfengröße, Dichte oder Trägheit. Beispielhaft kann ein Windsichter verwendet werden, bei dem die Trennung in einem Luftstrom erfolgt, wobei die weniger dichten und kleineren Tropfen mitgerissen werden.Preferably, the spray jet splitter comprises a sifter. A sifter allows the classification of the spray liquid according to defined criteria such as drop size, density or inertia. By way of example, an air classifier can be used, in which the separation takes place in an air flow, wherein the less dense and smaller drops are entrained.

Mit Vorteil erzeugt die Sprühstrahlteilungseinrichtung Teilstrahlen mit Hilfe unterschiedlich weiter Umlenkung Tropfen verschiedener Größen. Die Auffächerung der Tropfengrößen erfolgt beispielsweise in einem umgelenkten Sprühstrahl, so dass die Tropfengrößen nach dem aerodynamischen Durchmesser fraktioniert werden. Die sich anschließende Separierungseinrichtung, die in der Regel aus Trennwänden besteht, lenkt dann Teilstrahlen mit unterschiedlichen Tropfengrößenmittelwerten in verschiedene Richtungen.With Advantage generates the spray beam splitting device partial beams with the help of different further redirecting drops of different Sizes. The fanning of drop sizes takes place, for example, in a deflected spray jet, so the drop sizes after the aerodynamic Diameter to be fractionated. The subsequent separating device, which usually consists of partitions, then directs partial beams with different drop size means in different directions.

Es ist von Vorteil, wenn die Sprühstrahlteilungseinrichtung im Einlauf eine konvexe Oberflächenkontur aufweist, die tangential von der Zerstäuberdüse beaufschlagt wird. Dabei wird der sogenannte Coandaeffekt ausgenutzt. Ein aus der Zerstäuberdüse austretender Freistrahl beschleunigt die Umgebungsluft. Wird durch eine Wand ein Nachströmen von Luft verhindert, so entsteht ein Unterdruckgebiet durch den Impulsaustausch, so dass das Unterdruckgebiet auf den Sprühstrahl zurückwirkt. Dadurch wird der Freistrahl zur Wand hin abgelenkt. Der Sprühstrahl folgt dann einer Bahn, die durch das Gleichgewicht von Unterdruck und Fliehkraft bestimmt wird. Führt man also einen Freistrahl tangential an ein zylinderförmiges Hindernis immer näher heran, so legt sich der Sprühstrahl schließlich an die Kontur an und folgt ihr über einen bestimmten Winkelbereich, bis sich der Strahl wieder aufgrund von Reibungseffekten wieder ablöst. Diesen Vorgang bezeichnet man üblicherweise als Umlenkung, weil er zu einer Richtungsänderung des Strahls von mehr als 50° führt. Große, schwere Tropfen werden durch die auftretenden Fliehkräfte und ggf. durch eine Luftströmung „gesichtet", d. h. unter dem Einfluss des Strömungsfeldes aus Freistrahl und überlagerter Luftströmung nach ihrer Sinkgeschwindigkeit sortiert. Darüber hinaus ist durch ein senkrecht zur Strömung anzulegendes elektrisches oder magnetisches Feld bei entsprechenden Sprühstrahleigenschaften eine zusätzliche Fraktionierung nach elektrischen oder magnetischen Eigenschaften denkbar. Durch den Einsatz eines Sichtvolumenstroms sind Tropfengröße und Auftreffgeschwindigkeit der Wassertropfen nicht mehr vom Zerstäubungsvorgang wie z. B. bei pneumatisch zerstäubenden Düsen abhängig und können daher unabhängig in weiten Grenzen eingestellt werden. So ist z. B. eine Tropfengrößenverteilung von 15–50 μm mit einer Auftreffgeschwindigkeit auf die Faserbahn von mehr als 1,1 m/s und mehr problemlos möglich. Durch die beliebig einstellbare Auftreffgeschwindigkeit der Wassertropfen kann die störende Luftgrenzschicht auf der Faserbahn besonders wirkungsvoll durchdrungen werden.It is advantageous when the spray jet splitting device in the inlet has a convex surface contour, the acted upon tangentially by the atomizer nozzle becomes. Here, the so-called Coanda effect is exploited. On off the spray nozzle accelerating free jet accelerated the ambient air. Will flow through a wall prevented by air, creating a negative pressure area by the Pulse exchange, so that the negative pressure area on the spray jet reacts. This deflects the free jet towards the wall. The spray then follows a path through the balance of negative pressure and centrifugal force is determined. Leading So a free jet tangential to a cylindrical The obstacle getting closer, so the spray settles finally to the contour and follow her over a certain range of angles, until the beam is due again detaches again from friction effects. This process is called Usually as a diversion, because it leads to a change of direction the beam of more than 50 ° leads. Size, heavy drops are caused by the centrifugal forces and possibly "sighted" by an air flow, d. H. under the influence of the flow field from free jet and superimposed air flow according to their sinking speed sorted. In addition, by a perpendicular to the flow zuzulegendes electric or magnetic field with corresponding spray jet properties an additional fractionation according to electrical or magnetic Properties conceivable. By using a visual flow rate are drop size and impact speed the water drops no longer from the sputtering process like z. B. in pneumatically atomizing nozzles dependent and therefore can be independent within wide limits be set. So z. B. a drop size distribution of 15-50 μm with an impact velocity the fiber web of more than 1.1 m / s and more easily possible. Due to the freely adjustable impact velocity of the water droplets The disturbing air boundary layer on the fiber web can be especially be effectively penetrated.

Mit Hilfe der Separierungseinrichtung können die größten bzw. die kleinsten Tropfen aus dem beispielsweise Wasser-Luft Gemisch des Sprühstrahls abgeschieden werden. Damit trifft eine gewünschte Tropfenverteilung ohne nennenswerten Anteil an großen bzw. kleinen Tropfen auf die Faserstoffbahn. Hierdurch wird der Anteil von in die Umgebung geleiteten Tropfen drastisch reduziert, so dass mit dem Düsenfeuchter auch eine Befeuchtung von oben möglich ist.With Help of the separating device can be the largest or the smallest drops of the example water-air mixture of the spray are deposited. That's one desired droplet distribution without significant proportion on large or small drops on the fibrous web. As a result, the proportion of drops conducted into the environment drastically reduced, so that with the nozzle moistener too a humidification from above is possible.

Vorzugsweise werden nämlich nur die Teilstrahlen mit gewünschten Eigenschaften auf die Faserstoffbahn gelenkt und die Teilstrahlen mit nicht gewünschten Eigenschaften zu einer Ableit- oder Absaugeinrichtung geleitet. So ist es beispielsweise möglich, nur die Teilstrahlen mit einer gewünschten Tropfengröße auf die Faserstoffbahn zu lenken. Wenn die Tropfengröße zum Beispiel nur zwischen 15 und 50 μm liegt, sind die idealen Bedingungen geschaffen, eine gleichmäßige Verteilung auf die Faserstoffbahn bei möglichst geringer Vernebelung zu erzielen.Preferably namely only the partial beams with desired Properties directed to the fibrous web and the sub-beams with undesirable properties to a derivative or Suction device directed. For example, it is possible only the partial beams with a desired droplet size to steer to the fibrous web. If the drop size For example, only between 15 and 50 microns, are the created ideal conditions, a uniform Distribution on the fibrous web at the lowest possible To achieve fogging.

Bevorzugterweise weist die Sprühauftragseinrichtung am Einlauf der Papier- oder Kartonbahn eine Vorrichtung zur Zerstörung der von der Faserstoffbahn mitgeführten Luftgrenzschicht auf. Wenn die Grenzschicht im Bereich des auf die Faserstoffbahn auftreffenden Teilstrahls nicht oder kaum vorhanden ist, ist der Spielraum bei der Auswahl und der Einstellung der Teilstrahl-Eigenschaften größer. Beispielhaft kann die Vorrichtung aus einer Düse bestehen, die mit einem hochenergetischen Luftstrahl unter einem Winkel gegen die Laufrichtung der Faserstoffbahn die Grenzschicht als sogenanntes „Luftmesser" zerstört.preferably, indicates the spray applicator at the inlet of the paper or board web a device for the destruction of the fibrous web entrained air boundary layer on. If the Boundary layer in the region of the incident on the fibrous web Partial ray is not or hardly exists, the scope is at the selection and adjustment of the sub-beam properties larger. By way of example, the device can consist of a nozzle, the with a high-energy air jet at an angle against the running direction of the fibrous web the boundary layer as so-called "air knife" destroyed.

Als Zerstäuberdüse wird vorteilhafterweise eine pneumatische Niederdruckdüse oder eine hydraulische Hochdruckdüse oder eine Ultraschalldüse als Zerstäuberdüse vorgesehen. Diese können einen scharfen Luft-Wasserstrahl erzeugen, der über die Sprühstrahlteilungseinrichtung beeinflusst und nach unterschiedlichen Eigenschaften getrennt werden kann.When Atomizer nozzle is advantageously a pneumatic Low pressure nozzle or a hydraulic high pressure nozzle or an ultrasonic nozzle as a spray nozzle intended. These can be a sharp air-jet of water generate, via the spray jet splitting device influenced and separated according to different properties.

Vorzugsweise werden natürlich in bekannter Weise über die Faserbahnbreite und/oder in Faserbahnlaufrichtung mehrere Zerstäuberdüsen vorgesehen, die einzeln und/oder gruppenweise ansteuerbar und/oder regelbar sind. Heutige Papierbahnbreiten gehen über 10 m. Unter Umständen ist es sinnvoll, mehrere Zerstäuberdüsen nebeneinander zu schalten. Um genügend Flüssigkeitsauftrag gewährleisten zu können, sind of mehrere Zerstäuberdüsenreihen vorgesehen, die seitlich versetzt zueinander angeordnet sein können. Wenn die Zerstäuberdüsen einzeln und/oder gruppenweise ansteuerbar und/oder regelbar sind, lässt sich mit einfachen Mittel das Feuchtigkeitsquerprofil der Faserstoffbahn einstellen.Preferably, of course, a plurality of atomizing nozzles are provided in a known manner over the width of the fiber web and / or in the fiber web running direction, which can be controlled and / or regulated individually and / or in groups. Today's paper web widths go over 10 m. Under certain circumstances, it makes sense to connect several atomizer nozzles side by side. In order to be able to ensure sufficient liquid application, of several atomizer nozzle rows are provided, which can be arranged laterally offset from one another. If the atomizing nozzles can be controlled and / or regulated individually and / or in groups, simple means can be used Adjust the moisture cross profile of the fibrous web.

Das erfinderische Verfahren sieht folgende Schritte vor:

a) Vorbeiführen der Faserstoffbahn an der Sprühauftragseinrichtung,
b) Teilen des Sprühstrahls der Zerstäuberdüse in mindestens zwei Teilstrahlen unterschiedlicher Eigenschaften,
c) Leiten der Teilstrahlen mit gewünschten Eigenschaften auf die Faserstoffbahn und
d) Absaugen und/oder Ableiten der Teilstrahlen mit ungewünschten Eigenschaften.

The inventive method provides the following steps:

a) passing the fibrous web at the spray applicator,
b) dividing the spray jet of the spray nozzle into at least two partial beams of different properties,
c) directing the partial beams with desired properties on the fibrous web and
d) sucking and / or diverting the partial beams with undesired properties.

Man wählt also z. B. nur die Teilstrahlen zur Benetzung der Faserstoffbahn aus, deren Eigenschaften zur Erzielung eines optimalen Glanz- und/oder Glätteergebnisses der Faserstoffbahn dienlich sind.you chooses z. B. only the partial beams for wetting the Fibrous web whose properties to achieve optimum Gloss and / or smoothness of the fibrous web useful are.

Von besonderem Vorteil ist es dann, wenn die Teilstrahlen mit dem gewünschten Tropfengrößenmittelwert zum Leiten auf die Faserstoffbahn ausgewählt werden. Bei dem Tropfengrößenmittelwert ist zusätzlich auf eine enge Varianz zu achten. Beispielhaft sollten die Tropfengrößen zwischen 15 μm und 50 μm schwanken und dabei nur 10% Abweichler von diesem Wert vorhanden sein.From It is particularly advantageous when the partial beams with the desired Drop size average for conducting onto the fibrous web to be selected. At the droplet size mean In addition to pay attention to a narrow variance. exemplary should the drop sizes between 15 microns and 50 microns and thereby only 10% deviation from this Value to be present.

Eine Trennung der Teilstrahlen in die gewünschten Tropfengrößen erfolgt vorzugsweise mit dem Coandaeffekt. Als physikalisches Prinzip kann der Effekt an einer konvexen Fläche für die unterschiedliche Richtungsgebung unterschiedlicher Tropfengrößen sorgen.A Separation of the partial beams into the desired droplet sizes is preferably done with the Coanda effect. As a physical principle the effect may be on a convex surface for the different directions of different droplet sizes to care.

Mit Vorteil wird der Teilstrahl mit der gewünschten Tropfengröße durch die Separierungseinrichtung, insbesondere deren Trennschneiden, eingestellt. Bei dem beispielsweise durch den Coandaeffekt mit zunehmender Tropfengröße fächerartig aufgespalteten Sprühstrahl kann die Separierungseinrichtung so eingestellt werden, dass ein bestimmter Bereich mit einer bestimmten Tropfengrößenspanne abgegriffen wird.With Advantage of the sub-beam with the desired droplet size by the separating device, in particular its separating cutters, set. For example, by the Coanda effect with increasing Drop size fan-split Spray can set the separator so be that a specific area with a particular drop size range is tapped.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt dabei in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befeuchtung einer Faserstoffbahn im Querschnitt.The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail with reference to the drawing. The only Fig. Shows in schematic, partially cut Representation of an inventive device for moistening a fibrous web in cross section.

Die Fig. zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn 2. Bei der Faserstoffbahn 2 kann es sich insbesondere um eine Papier- und Kartonbahn handeln.The figure shows a device 1 for producing and / or treating a fibrous web 2 , At the fibrous web 2 it may in particular be a paper and board web.

Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine eine Zerstäuberdüse 5 umfassende Sprühauftragseinrichtung 3 zum zumindest teilweisen Aufbringen eines Sprühnebels auf die Faserstoffbahn 2.The device 1 at least one comprises a spray nozzle 5 comprehensive spray applicator 3 for at least partially applying a spray to the fibrous web 2 ,

Die in dem Ausführungsbeispiel vorgesehene Zerstäuberdüse 5 besitzt einen Wasseranschluss 6, einen Druckluftanschluss 7 und eine breite Schlitzdüse 8, über die das Luft-Wasser-Gemisch in den Innenraum der Sprühauftragseinrichtung 3 austritt. Durch die Schlitzdüse 8 ist der Sprühstrahl 10 sehr flach ausgebildet. Sie hat eine Schlitzhöhe von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 3 mm.The atomizer nozzle provided in the embodiment 5 has a water connection 6 , a compressed air connection 7 and a wide slot nozzle 8th , via which the air-water mixture into the interior of the spray application device 3 exit. Through the slot nozzle 8th is the spray 10 very flat. It has a slot height of 0.1 to 5 mm, preferably from 0.2 to 3 mm.

Der Sprühstrahl 10 wird tangential an eine konvex gekrümmte Fläche 22 angelegt. Durch den Coandaeffekt wird der Sprühstrahl umgelenkt. Dabei werden die schweren Wassertropfen aufgrund der Fliehkräfte als erste von der Krümmung abgelöst. Dadurch entsteht eine fächerartige Verteilung von sehr weit umgelenkten kleinen Tropfen bis zu wenig umgelenkten großen Tropfen. Die Aufteilung erfolgt also nach einem Sichterprinzip. Die Geometrie des Umlenkkörpers kann in weiten Grenzen variiert werden und muss nicht unbedingt einer Zylinderform entsprechen. Jeder Strömungsvorgang, bei dem sich die Richtung des Sprühstrahls durch das Anlegen an eine gekrümmte Fläche ändert wird als Coandaeffekt bezeichnet. Der Radius der konvexen Fläche beträgt ca. 5 bis 150 mm.The spray 10 becomes tangent to a convexly curved surface 22 created. Due to the Coanda effect, the spray is deflected. The heavy drops of water are the first of the curvature due to the centrifugal forces. This results in a fan-like distribution of very widely deflected small drops to little deflected large drops. The division thus takes place according to a classifier principle. The geometry of the deflecting body can be varied within wide limits and does not necessarily correspond to a cylindrical shape. Any flow process in which the direction of the spray jet changes when it is applied to a curved surface is called the Coanda effect. The radius of the convex surface is about 5 to 150 mm.

Die Trennung in verschiedene Teilströme 10.1, 10.2, 10.3 wird durch die Separationseinrichtung 9 vorgenommen. In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. besteht die Separationseinrichtung 9 aus dem Sichter 20 und zwei Trennschneiden 11.1, 11.2. Diese teilen den umgelenkten Sprühstrahl 10 in Teilstrahlen unterschiedlichen Eigenschaften, und zwar unterschiedlichen Tröpfchengrößenmittelwerten. Die Trennschneiden 11.1, 11.1 sind in nicht dargestellter Weise entweder verschiebbar oder drehbar, um die Teilstrahlen 10.1, 10.2, 10.3 in ihren Eigenschaften einstellbar zu machen und sie zu den gewählten Bestimmungsorten zu leiten. Über sie kann damit die Tropfengröße in jedem Teilstrahl 10.1, 10.2, 10.3 weitgehend eingestellt werden.The separation into different partial flows 10.1 . 10.2 . 10.3 is through the separation device 9 performed. In the embodiment according to FIG. 1, the separation device exists 9 from the sifter 20 and two cutting edges 11.1 . 11.2 , These divide the deflected spray 10 in sub-beams different properties, namely different droplet size means. The dividing blades 11.1 . 11.1 are in a manner not shown either displaceable or rotatable to the partial beams 10.1 . 10.2 . 10.3 adjustable in their properties and to direct them to the chosen destinations. Over it can thus the drop size in each sub-beam 10.1 . 10.2 . 10.3 be largely adjusted.

Die Trennschneiden 11.1, 11.1 können beheizt oder gekühlt und zusätzlich mit Wasserauffangrinnen ausgerüstet sein. Die Sprühauftragseinrichtung 3 kann ebenfalls beheizt werden, um Kondensationseffekte zu vermeiden.The dividing blades 11.1 . 11.1 can be heated or cooled and additionally equipped with water collecting channels. The spray applicator 3 can also be heated to avoid condensation effects.

Im Ausführungsbeispiel läuft die Faserstoffbahn 2 unterhalb der Vorrichtung 1. Deshalb ist in der Sprühauftragseinrichtung 3 im oberen Bereich ein Druckraum 12 mit einem Druckluftanschluss 13 vorgesehen, aus dem ein überlagerter Luftstrahl 21 über Auslassöffnungen 14 nach unten ausströmt und den Sprühstrahl 10 sowie die Teilstrahlen 10.1, 10.2, 10.3 zusätzlich in Richtung Trennscheiden 11.1, 11.2 bzw. Faserstoffbahn 2 lenkt. Die Druckluft in dem Druckraum 12 sollte unabhängig von der Druckluft der Zerstäuberdüse 5 regelbar sein, um die Geschwindigkeiten des Freistrahls der Zerstäuberdüse 5 und des überlagerten Luftstrahls 21 aus dem Druckraum 12 ebenfalls unabhängig voneinander einstellen zu können. Soll die Faserstoffbahn von unten befeuchtet werden, so ist die Vorrichtung 1 in ihrem Aufbau entsprechend zu spiegeln. Die Trennscheiden 11.1, 11.2 als mechanische Bauteile der Separationseinrichtung 9 bewirken allerdings, dass nur der Teilstrahl 10.2 zur Faserstoffbahn geführt wird. Die Sprühöffnung befindet sich zwischen den beiden Trennscheiden. Der Teilstrahl 10.3 mit den großen Wassertropfen wird in diesem Ausführungsbeispiel rechts von der Trennscheide 11.2 zu einer Absaugung 15 geführt. Der Teilstrom 10.1 wird beispielhaft links von der Trennscheide 11.1 zu einem Ausleitkanal 16 dirigiert. In diesem Fall ist also eine mittlere Tropfengröße für die Beaufschlagung ausgewählt worden.In the exemplary embodiment, the fibrous web runs 2 below the device 1 , Therefore, in the spray applicator 3 in the upper area a pressure chamber 12 with a compressed air connection 13 provided, from which a superimposed air jet 21 via outlet openings 14 flows downwards and the spray jet 10 as well as the partial beams 10.1 . 10.2 . 10.3 additionally in the direction of separating sheaths 11.1 . 11.2 respectively. Fibrous web 2 directs. The compressed air in the pressure chamber 12 should be independent of the compressed air of the atomizer nozzle 5 be adjustable to the velocities of the free jet of the atomizer nozzle 5 and the superposed jet of air 21 from the pressure room 12 also be able to adjust independently. If the fibrous web to be moistened from below, so is the device 1 reflect accordingly in their structure. The separating sheaths 11.1 . 11.2 as mechanical components of the separation device 9 cause, however, that only the partial beam 10.2 led to the fibrous web. The spray orifice is located between the two separation sheaths. The partial beam 10.3 with the large drops of water is in this embodiment right of the separating sheath 11.2 to a suction 15 guided. The partial flow 10.1 is an example to the left of the separating sheath 11.1 to a diversion channel 16 conducted. In this case, therefore, an average droplet size has been selected for the application.

Im Bahneintrittsbereich ist ein Luftgrenzschichtzerstörer 18 vorgesehen, der die Grenzschicht auf der laufenden Faserstoffbahn so gut wie möglich zerstört, um den Feuchtigkeitsauftrag durch die gewünschten Teilstrahlen 10.2 zu verbessern. Im Ausführungsbeispiel wird dieser Luftgrenzschichtzerstörer durch einen scharfen, unter einem Winkel gegen die Laufrichtung der Faserstoffbahn gerichteten Luftstrahl gebildet. Dabei tritt der Luftstrahl aus einer über die Faserstoffbahnbreite reichenden Luftmesserdüse 23 aus. Alternativ ist hier aber auch eine Schaberklinge einsetzbar, wenn die Faserstoffbahn es erlaubt, ohne Schaden zu nehmen.In the railway entrance area is an air boundary layer destroyer 18 provided that destroys the boundary layer on the moving fibrous web as well as possible to the moisture application through the desired partial beams 10.2 to improve. In the embodiment of this Luftgrenzschichtzerstörer is formed by a sharp, directed at an angle against the direction of the fibrous web air jet. The air jet emerges from an air knife nozzle extending over the fibrous web width 23 out. Alternatively, however, a scraper blade can also be used here if the fibrous web allows it to be taken without damage.

Die Absaugung 15 ist durch einen schneckenförmigen Absaugkanal, der über die Faserstoffbahnbreite reicht, gebildet. Im Schneckenzentrum schließt sich am Ende mindestens ein Absaugkanal 19 an. Durch die schneckenförmige Verjüngung des Absaugquerschnitts werden sowohl der ungewünschte Teilstrom 10.3 als auch die wenigen noch verbleibenden Nebelpartikel oberhalb der Faserstoffbahn 2 am Austritt der Sprühauftragseinrichtung 3 beschleunigt und somit sehr wirkungsvoll abgesaugt. Die Absaugung 15 kann ebenfalls mit einer Luftdüse 23 oder einer Schaberklinge zur Verbesserung der Absaugwirkung ausgerüstet werden.The suction 15 is formed by a helical suction channel that extends over the fibrous web width. At the end, at least one suction channel closes in the screw center 19 at. Due to the helical taper of Absaugquerschnitts both the unwanted partial flow 10.3 as well as the few remaining fog particles above the fibrous web 2 at the outlet of the spray application device 3 accelerated and thus very effectively sucked. The suction 15 can also use an air nozzle 23 or a doctor blade to improve the suction effect.

Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.From The illustrated embodiments may be in many Be deviated from respect, without the basic idea of the invention to leave.

Beispielsweise kann zusätzlich Dampf in die Zerstäuberdüse 5 oder den Druckraum 12 eingespeist werden. Die Pressluft wird z. B. in einer separaten Kammer mit Dampf vermischt und in den Injektor eingeblasen, so dass eine Dampf-Wasser-Luft-Gemisch auf die Faserbahn aufgebracht wird. Oder der Dampf wird im Injektor der Zerstäuberdüse 5 direkt zugemischt.For example, in addition to steam in the atomizer 5 or the pressure room 12 be fed. The compressed air is z. B. mixed in a separate chamber with steam and injected into the injector, so that a steam-water-air mixture is applied to the fiber web. Or the steam gets in the injector of the atomizer nozzle 5 directly mixed.

Von der Erfindung eingeschlossene Vorrichtungen und Verfahren beinhalten die Nutzung einer Ultraschallzerstäuberdüse. Im Gegensatz zu herkömmlichen Druckluftzerstäubern wird bei Ultraschall-Zerstäubern keine Geschwindigkeitserhöhung durch Druckabbau erzeugt. Daher ist die Austrittsgeschwindigkeit der an der Schwinger-Zerstäuberfläche entstehenden Tropfen im Wesentlichen amplituden- und leistungsabhängig. Durch Reibung an der umgebenden Atmosphäre werden die Tropfen abgebremst bzw. beschleunigt auf die Geschwindigkeit der umgebenden Luftströmung. Es entsteht damit kein stabiler, harter Sprühstrahl sondern ein weiches, leicht beeinflussbares Tropfenbündel, dessen Sprühform von der Schwingungsrichtung der Zerstäubungsfläche vorgegeben ist.From The invention includes devices and methods included the use of a Ultraschallzerstäuberdüse. in the Contrary to conventional compressed air atomizers does not increase in speed with ultrasonic atomizers Pressure reduction generated. Therefore, the exit velocity is the the drop of the oscillator surface essentially amplitude and power dependent. By Friction on the surrounding atmosphere become the drops braked or accelerated to the speed of the surrounding Air flow. It does not create a stable, hard spray but a soft, easily influenced droplet bundle, its spray shape from the vibration direction of the sputtering surface is predetermined.

Die mit Ultraschall erzeugten Tropfen werden quer zur Strömungsrichtung des überlagerten Luftstrahls 21 beispielsweise mit Trägerluft eingeblasen.The ultrasound-generated drops are transverse to the flow direction of the superimposed air jet 21 for example, blown with carrier air.

Durch die Einbringung quer zur Strömungsrichtung des überlagerten Luftstrahls 21 werden die Tropfen in der Luftströmung gesichtet. Damit können sehr große, störende Wassertropfen mit Hilfe einer Trennschneide 11.2 ausgesichtet (= abgeschieden) werden. Feine Tropfen, die nicht genügend Impuls haben, um die Luftgrenzschicht des Papiers zu durchdringen, können ebenfalls mit Hilfe einer Trennschneide 11.1 vorab im Düsenfeuchter ausgesichtet werden. Eine konvexe Kontur 22 der Separationseinrichtung 9 ist in diesem Fall nicht vonnöten.By introducing transversely to the flow direction of the superimposed air jet 21 the drops are spotted in the air flow. This can be very large, disturbing drops of water using a cutting edge 11.2 be selected (= deposited). Fine drops that do not have enough momentum to penetrate the air boundary layer of the paper can also be cut using a cutting edge 11.1 be pre-screened in the nozzle moistener. A convex contour 22 the separation device 9 is not necessary in this case.

Die Auslassöffnung 14 kann z. B. zusätzlich als Multiwir-Packung zur Erzeugung einer besonders gleichmäßigen Strömung im Sichterraum ausgestaltet sein.The outlet opening 14 can z. B. additionally be configured as a multi-well package to produce a particularly uniform flow in the classifier space.

Es können auch Tenside und andere Chemikalien zur Verringerung der Oberflächenspannung eingesetzt werden, was unter Umständen auch allein durch die Vorwärmung des der Zerstäuberdüse 5 zugeführten Wassers gelingt. Weiterhin kann selbstverständlich auch der Sichtluftvolumenstrom vorgewärmt werden. Bevorzugte Temperaturen liegen im Bereich von 40 bis 90°C.It is also possible to use surfactants and other chemicals to reduce the surface tension, which may also be achieved simply by preheating the atomizer nozzle 5 supplied water succeeds. Furthermore, of course, the classifying air volume flow can also be preheated. Preferred temperatures are in the range of 40 to 90 ° C.

Insbesondere sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn zur Befeuchtung vor und nach einem Kalander oder Glättwerk geeignet. Durch eine geeignete Bestimmung des auf die Faserstoffbahn 2 geleiteten Teilstrahls 10.2 ist sogar eine Befeuchtung gestrichener Papiersorten möglich. Im Kalander findet während der heißen Satinage ein Feuchtigkeitsverlust statt, der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ideal ausgeglichen werden kann, da die Faserstoffbahn anschließend nur in einem schmalen Feuchtigkeitsbereich von etwa 4–5% aufgewickelt werden kann.In particular, the device according to the invention and the method according to the invention for producing and / or treating a fibrous web for moistening before and after a calender or calender are suitable. By a suitable determination of the fibrous web 2 directed sub-beam 10.2 even a moistening of coated paper types is possible. In the calender takes place during the hot calendering a loss of moisture caused by the invention Vorrich can be ideally balanced, since the fibrous web can then be wound up only in a narrow moisture range of about 4-5%.

11: Vorrichtung zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahncontraption for producing and / or treating a fibrous web
22: FaserstoffbahnFibrous web
33: SprühauftragseinrichtungSprühauftragseinrichtung
44: SprühstrahlteilungseinrichtungSprühstrahlteilungseinrichtung
55: Zerstäuberdüseatomizer
66: Wasseranschlussmains water supply
77: DruckluftanschlussCompressed air connection
88th: Schlitzdüseslot
99: Separationseinrichtungseparation device
1010: Sprühstrahlspray
10.1–10.310.1-10.3: Teilstrahlenpartial beams
11.1–11.211.1-11.2: Trennschneidenseparating knives
1212: Druckraumpressure chamber
1313: DruckluftanschlussCompressed air connection
1414: Auslassöffnungenoutlet
1515: Absaugungsuction
1616: AusleitkanalExhaust channel
1717: Sprühöffnungspray opening
1818: LuftgrenzschichtzerstörerAir boundary layer destroyer
1919: Absaugkanalsuction
2020: Sichtersifter
2121: Überlagerter LuftstrahlLayered air jet
2222: Konvexe Konturconvex contour
2323: LuftmesserdüseLuftmesserdüse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0979897 A2 [0002]
- EP 10326763 A1 [0005]

Claims

Device for producing and / or treating a fibrous web ( 2 ), in particular a paper or board web, with at least one at least one atomizing nozzle ( 5 ) having spray application device ( 3 ) for at least partially applying a spray jet ( 10 ) on the fibrous web ( 2 ), characterized in that a spray beam splitting device ( 4 ) is provided, which the spray ( 10 ) into at least two partial beams ( 10.1 - 10.3 ) with different properties and divides them in different directions.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the spray jet splitting device ( 4 ) a separating device ( 9 ) for the spatial separation of the partial beams ( 10.1 - 10.3 ).

Apparatus according to claim 2, characterized in that the separating device ( 9 ) at least one separating sheath ( 11.1 . 11.2 ), which is arranged adjustable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the partial beams ( 10.1 - 10.3 ) each have a different average droplet size.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the partial beams ( 10.1 - 10.3 ) each have different speeds.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spray jet splitting device ( 4 ) a separator ( 20 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spray jet splitting device ( 4 ) Partial beams ( 10.1 - 10.3 ) by means of differently further deflection of drops of different sizes in the spray jet ( 10 ) generated.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the spray jet splitting device ( 4 ) a convex surface contour ( 22 ) tangentially from the atomizer nozzle ( 5 ) is applied.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that only the partial beams with desired properties ( 10.2 ) on the fibrous web ( 2 ) are steered.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the partial beams with undesired properties ( 10.1 . 10.3 ) to a discharge or suction device ( 15 . 16 . 19 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spray application device ( 3 ) at the inlet of the fibrous web a device ( 18 ) to destroy the entrained by the fibrous web air boundary layer.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pneumatic low-pressure nozzle or a high-pressure hydraulic nozzle or an ultrasonic nozzle as a spray nozzle ( 5 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the fiber web width and / or in the fiber web running direction a plurality of atomizer nozzles ( 5 ) are provided, which can be controlled and / or regulated individually and / or in groups.

Method for producing and / or treating a fibrous web ( 2 ), in particular a paper or board web, with at least one at least one atomizing nozzle ( 5 ) having spray application device ( 3 ) for at least partially applying a spray jet ( 10 ) on the fibrous web ( 2 ), characterized by the following process steps: a) passing the fibrous web ( 2 ) at the spray application device ( 3 ), b) splitting the spray jet ( 10 ) of the atomizer nozzle ( 5 ) into at least two partial beams ( 10.1 - 10.3 ) of different properties, c) guiding the partial beams with desired properties ( 10.2 ) on the fibrous web ( 2 ) and d) sucking off and / or diverting the partial beams with undesired properties ( 10.1 . 10.3 ).

Method according to claim 14, characterized in that the partial beams ( 10.2 ) with the desired droplet size average for conducting onto the fibrous web ( 2 ) to be selected.

A method according to claim 14 or 15, characterized in that separation of the droplet sizes using the Coanda effect.

Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that the partial beam with the desired drop size ( 10 . 2 ) through the separation device ( 9 ) is set.