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Die Erfindung betrifft ein Spritzrohr für Papiermaschinen, mit mehreren,
auf seine Länge verteilten Sprühdüsen, deren Mündungen einen kreisrunden Einsatz
aus nachgiebigem unter Druck verformbarem Werkstoff enthalten, der mit einem Schlitz
für die austretende Flüssigkeit versehen ist.
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Für Papiermaschinen sind bereits zahlreiche Sprühvorrichtungen zum
Versprühen von Gebrauchwasser bekannt, welches also Feststoffteilchen enthält. Diese
Vorrichtungen benötigen im allgemeinen eine gesonderte Reinigungseinrichtung, um
periodisch eine wirksame Reinigung durchführen zu können, damit sich ein gleichförmiges
Spritzbild ergibt. Eine solche Reinigungseinrichtung kann nach der USA.-Patentschrift
1564 963 in Form einer als Klappe ausgebildeten Düsenwandung vorgesehen sein.
Ein solcher Aufbau erfordert vergleichsweise viel Platz und ist bei solchen Düsen,
die im wesentlichen innerhalb des Spritzrohres untergebracht werden sollen, nicht
anwendbar. Ferner sind Düsen mit schieberartigen Reinigungselementen bekannt. Die
deutsche Patentschrift 455 518 beschreibt eine Düse mit einem verschiebbaren Innenstempel,
der zwischen einer Schließstellung, wo der Düsenquerschnitt abgesperrt ist und einer
Offenstellung mittels eines Gestänges verschoben werden kann. Abgesehen von dem
erheblichen Raumbedarf dieser Anordnung, die die Verwendung an Spritzrohren bereits
ausschließt, wird der Düsenquerschnitt beim Reinigungsvorgang durch den in Schließstellung
bewegten Stempel verengt, so daß bereits im Düsenquerschnitt eingeklemmte Teilchen
noch stärker festgekfeinint werden, ohne daß eine Ausspülung erfolgt. Eine weitere
Spritzdüse nach der deutschen Patentschrift 91209 besitzt einen Dorn, der
an einer von dem Strömungsmittel beaufschlagten Membran sitzt. Beim Fehlen des Strömungsmitteldrucks
schließt der Dorn den Düsenquerschnitt und wird beim Ansteigen des Strömungsmitteldrucks
automatisch im Sinne einer Freigabe des Düsenquerschnitts abgehoben. Auch hier besteht
die Schwierigkeit, daß ein Schließen des Düsenquerschnitts dann nicht möglich ist,
wenn Teilchen sich in Gebrauchsstellung innerhalb des Düsenquerschnitts verklemmt
haben. Die USA: Patentschrift 3 073 529 beschreibt eine Düse, die mit Strömungsumsteuerung
arbeitet. Damit dabei auch der Austrittsquerschnitt der Düse ausgespült werden kann,
ist eine Zusatzöffnung erforderlich, die normalerweise durch einen Ventilkörper
geschlossen ist. Durch entsprechende Strömungsumsteuerung wird dieser Zusatzquerschnitt
geöffnet. Es fließt dann ein Reinigungsstrahl durch den Austrittsquerschnitt der
Düse, der jedoch gegenüber dem normalen Betriebsfall einen verminderten Druck aufweist.
Damit ist nicht gewährleistet, daß Teilchen, die sich im Austrittsquerschnitt der
Düse festgeklemmt haben ausgespült werden können. Im übrigen ist diese Reinigungsvorrichtung
infolge der erforderlichen Vielzahl von Umsteuerventilen schwerfällig und bedingt
einen zeitraubenden Reinigungsvorgang.
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Weitere Spritzrohre mit selbstreinigenden Düsen sind in der USA.-Patentschrift
2 803 499 und der österreichischen Patentschrift 227 524 beschrieben. Dort ist ein
Düseneinsatz kolbenartig ausgebildet und zwischen einer dem höheren Betriebdruck
zugeordneten Spritzstellung mit vergleichsweise engem Düsenquerschnitt und einer
einem verminderten Druck zugeordneten Reinigungsstellung verfahrbar. Hierbei ist
ungünstig, daß die Reinigungsstellung einem verminderten Druck zugeordnet ist, so
daß nicht gewährleistet ist, daß alle Schmutzteilchen vollständig aus der Düse ausgespült
werden. Der Kolben benötigt Rückstell- und Dichtelemente, die die Anordnung störanfällig
machen. Die Schmutzteilchen können auch leicht eine Verklemmung des Kolbens innerhalb
seiner Führung bewirken. In diesem Fall versagt offenbar die bekannte selbstreinigende
Spritzdüse, da die Rückstellung des Schiebers bei vermindertem Reinigungsdruck allein
auf Grund der Rückstellelemente erfolgen soll. Diese Rückstellelemente können bei
einem erfolgten Festklemmen keinen zusätzlichen Druck liefern.
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Eine weitere bekannte Spritzdüse nach der britischen Patentschrift
913 127 besitzt ein Gummimundstück aus einem vergleichsweise weichen Stoff. Dieses
wird durch den Strömungsmitteldruck geöffnet. Da das Mundstück vergleichsweise nachgiebig
ist, ändert es fortwährend seine Gestalt, so daß man einen Spritzstrahl erhält,
dessen Form und Richtung sich ständig ändert, was für die Reinigung von Flaschen
sehr zweckmäßig ist, jedoch nicht für eine Papiermaschine. Ein solches gummiartiges
Mundstück ist auch zu weich, als daß ein genügendes Versprühen des Strahls erfolgen
könnte.
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Schließlich ist für Beregnungsanlagen aus der deutschen Patentschrift
967 808 eine Düse bekannt, deren Querschnitt sich in Abhängigkeit vom Druck ändert,
indem innerhalb der Düse nachgiebige Elemente angeordnet sind, die sich unter dem
Einfluß des Strömungsmitteldrucks verstellen. Diese Düsenverstellung dient allerdings
nicht Reinigungszwecken, sondern einer Formung des Sprühstrahls. Infolgedessen ist
diese Düsenverstellung bei Spritzrohren nicht brauchbar. Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift
3 027 098 eine Düse bekannt, deren Mundstück aus einem nachgiebigen Stoff jeweils
durch äußere Druckeinwirkung verformbar ist, womit der Strahlquerschnitt verändert
werden kann. Eine solche Düse ist bei Spritzrohren für Papiermaschinen nicht anwendbar,
da die Düsen in das Spritzrohr eingebaut und damit nicht zugänglich sind.
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Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung einer selbstreinigenden
Sprühdüse für ein Spritzrohr, daß dieselbe einerseits bei Normaldruck einen kleinen,
gegenüber Betriebsdruckschwankungen unabhängigen Querschnitt zur Erzeugung einer
hohen Versprühung aufweist und die andererseits bei Druckanstieg in weitem Maße
in Reinigungsstellung geöffnet wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der scheibenförmig
ausgebildete Einsatz in der Mitte eine Erhebung in Form eines Kugelabschnittes mit
einer sich in Richtung des Schlitzes erstreckenden Ausnehmung mit einer geringeren
Dicke als der Scheibe aufweist.
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Die Sprühdüsen des Spritzrohrs liefern bei Normaldruck einen definierten
Strahl. Bei Druckerhöhung öffnet die Düse zum Zwecke der Selbstreinigung weiter,
so daß der Schmutz und verstopfende Anhäufungen aus dem Düsenmundstück ausgespült
werden. Ein solches Öffnen bei Druckerhöhung bietet eine sehr große Sicherheit,
da auch unter ungünstigen Verstopfungsverhältnissen die Mündungsöffnung durch den
Strömungsmitteldruck auseinandergedrückt wird. Für die Gesamtkonstruktion der Düse
erweist sich der flache, scheibenförmige Düseneinsatz als vorteilhaft, da hierdurch
die Haltekonstruktion vereinfacht
wird. Das Spritzrohr nach der
Erfindung benötigt keine seitlichen Anschlußeinrichtungen für Reinigungszwecke.
Da die in Abhängigkeit vom Druck sich verstärkt öffnenden Düsen keine Steuerelemente
benötigen, ist ihr Raumbedarf an dem Spritzrohr gering.
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Vorzugsweise ist der Grundriß der Ausnehmung lippenförmig gestaltet,
womit man eine Verstärkung im Mittelbereich des Schlitzes erhält.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Einsatz
der Düse auch eine Gewebeeinlage aufweisen.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert;
es stellt dar F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Sprühvorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Spritzrohr, F i g. 2 einen Vertikalschnitt längs der Linie 2-2
in F i g. 1 zur Darstellung der Sprühdüse sowie der Mündung im Schnitt, F i g. 3
eine Bodenansicht der F i g. 2, F i g. 4 einen Vertikalschnitt längs der Linie 4-4
in F i g. 3 für ein anderes Querschnittsprofil der Mündung, F i g. 5 einen Vertikalschnitt
entsprechend der F i g. 2 zur Darstellung einer abgeänderten Sprühdüse für ein Spritzrohr
und F i g. 6 einen weiteren Querschnitt durch eine Mündung in einer abgewandelten
Ausführungsform gegenüber F i g. 2.
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Nach den Zeichnungen und insbesondere nach der schematischen Darstellung
in F i g. 1 umfaßt eine Sprühvorrichtung für Papiermaschinen nach der Erfindung
ein Spritzrohr 10, sowie eine damit verbundene Speiseleitung 11 zur
Zuleitung von Gebrauchwasser. Die Speiseleitung 11 wird über Filter
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zur Abfilterung größerer Teilchen, wie Rost oder grober Sand, von dem
Gebrauchwasser aus einer Hauptspeiseleitung 12 gespeist. Innerhalb der Speiseleitung
11 ist ein Drucksteuerventil 14 angeordnet. Dasselbe dient als Druckminderventil.
Durch Steuerung des Durchflußquerschnittes des Drucksteuerventils 14 kann
der Druck im Spritzrohr 10 gesteigert werden, so daß von der Speiseleitung
her, wenn der Querschnitt plötzlich vergrößert wird, ein Drucksprung erzeugt wird.
Wenn man auch verschiedene Ausführungsformen von Drucksteuerventilen vorsehen kann,
besitzt die dargestellte Ausführungsform ein druckluftgesteuertes Element mit einer
Ringmenbrane 16.
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Diese Drucksteuereinrichtung umfaßt eine Druckluftzuführungsleitung
18 mit einem Steuerventil 19
zur Steuerung des Luftdruckes, wodurch
entsprechend der Durchflußquerschnitt der Ringmembrane 16 eingestellt wird.
Eine Auslaßleitung 20 ist angeschlossen und schließt entweder eine automatisch
arbeitende Steuereinrichtung 21 oder eine handbetätigte Ventilanordnung 22 ein.
Das innerhalb der Ventilanordnung vorgesehene, normalerweise geschlossene Ventil
23 wird bei der Betätigung geöffnet, wodurch der auf die Membrane 16 einwirkende
Druck herabgesetzt wird. Die letztere kann öffnen, so daß sich der Druck in dem
Rohr 10 und der Leitung 11 an das Hochdruckniveau angleicht. Beim
Schließen der handbetätigten Ventilanordnung 22 zieht sich die Membrane 16 selbstverständlich
wieder zusammen und stellt den Druckunterschied zu beiden Seiten des Durchflußregelventils
14 ein. Die automatische Steuereinrichtung 21 enthält ein normalerweise
geschlossenes, magnetbetätigtes Ventil 23 und eine steuerschaltung
24, die zweckmäßigerweise eine automatische Zeitsteuerung und einen handbetätigten
Auslöseknopf 25 umfaßt, damit ein öffnen des Magnetventils 23 zeitlich periodisch
oder mit Bedienungsbefehlen erfolgen kann. Die Wirkungsweise ist bei automatischer
Steuerung und bei Steuerung von Hand jeweils gleich.
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Die dargestellte Ausführungsform liefert Gebrauchwasser mit sprunghaftem
Druckanstieg an das Spritzrohr. Selbstverständlich kann man auch eine andersartige
Drucksteuereinrichtung 14 vorsehen, beispielsweise eine Einrichtung zur Unterbrechung
der Strömung des Gebrauchwassers in der Leitung 11 und zur Einleitung von
Druckluft oder Druckgas.
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Längs des Spritzrohrs 10 sind eine Mehrzahl von Sprühdüsen
30 angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach den F i g. 2, 3 und
4 umfaßt jede Düse 30 einen Mündungsstutzen 31 mit einem zentralen
Durchgang 32 zum Inneren 10 a des Spritzrohrs 10. Der Mündungsstutzen
31 trägt stirnseitig ein Außengewinde 33 sowie einen Mündungsinnenflansch
mit einem gebogenen, sich nach innen erstreckenden Abschnitt 34 und einem
Umfangsbund 36 am Fuß des Abschnittes 34, so daß sich eine Umfangsnut 37 zwischen
dem Bund 36 und der Wandung des Abschnittes 34 ergibt.
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Ein Mündungseinsatz 40 umfaßt einen umlaufenden Außenflansch
41 und einen davon umschlossenen ebenen, nachgiebigen Mittelteil 42. Der
Mündungseinsatz 40 wird mittels eines in den Abschnitt 34 eingelegten Stellringes
50 innerhalb des Mündungsstutzens 31 festgehalten. Der Stellring reicht in
eingesetztem Zustand mit einer Umfangslippe 51 über den Umfangsflansch
41 des Mündungseinsatzes 40 und stützt sich zum Zwecke der festen
Halterung des Einsatzes auf dem Mittelteil 42 auf. Der Stellring
50 besitzt ebenfalls einen zentralen Durchlaß 52, damit das Druckmittel
durchtreten kann.
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Eine Überwurfmutter 54 ist auf das Außengewinde 33 des
Mündungsstutzens 31 aufgeschraubt und hält den Stellring 50 und den
Mündungseinsatz 40 fest. Wiederum ist in der Überwurfmutter 54 zum
Durchlaß des Druckmittels ein zentraler Durchlaß 55 vorgesehen.
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Die bevorzugte Ausführungsform des Mündungseinsatzes 40 weist
eine runde zentrale Erhebung 43
mit zwei in Längsrichtung aneinanderschließenden
lippenförmigen Ausnehmungen 44-44 auf, deren Fußwandung 45 eine verminderte
Dicke gegenüber dem sonstigen Mündungseinsatz aufweist. Der Schlitz 46 verläuft
in Längsrichtung der lippenförmigen Ausnehmungen 44. Die Querschnitte nach den F
i g. 2 und 4 lassen vergleichsweise die Fußwandung 45 verminderter Dicke
erkennen und zeigen deutlich, daß im Bereich der Verbindungspunkte 47 der Ausnehmungen
44 die Breite der Fußwandung 45 wesentlich kleiner als in einem Mittelquerschnitt
jeder Lippenlinie ist. Zur Verringerung des Verschleißes reicht der Schlitz
46 bis zum Rand der Ausnehmungen 44.
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Diesem Mündungseinsatz liegt folgende Theorie zugrunde: Im Mittelbereich
47 des Mündungsschlitzes 46 ist eine zusätzliche Versteifung geschaffen,
so daß sich bei Auftreten eines Druckes der Schlitz zunächst über seine gesamte
Länge gleichmäßig öffnet und ein messerscharfer, konisch geformter Spritzstrahl
austritt. Der Mündungseinsatz 40 aus einem nachgiebigen Material soll eine
Sore-Härte von 70 haben.
Nach den vorliegenden Erfahrungen ist Chloropren-Polymerisat
ein geeigneter Werkstoff.
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Beim Entwurf des Mündungseinsatzes 40 muß man einen Werkstoff vorsehen,
dessen Verformung eine starke Druckabhängigkeit zeigt, damit sich der Mündungsschlitz
46 bei einem Druckanstieg weiter öffnet, so daß festgesetzte Teilchen leicht ausgespült
werden können. Die Druckabhängigkeit der Düsenöffnung wird auch von dem Durchmesser
des Durchganges 32 in dem Mündungsstutzen beeinflußt und ferner von dem Durchmesser
52 der überwurfmutter 50.
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Wenn man diese Ausführungsform der Düse und des Mündungseinsatzes
in der Vorrichtung nach F i g. 1 benutzt, erzielt man selbstverständlich durch einen
mittels Öffnen des Steuerventils 14 erzeugten Drucksprung ein automatisches Öffnen
und Schließen der jeweiligen Mündungsöffnung, jeweils in Abhängigkeit von dem Drucksprung,
so daß die in dem Spritzwasser enthaltenen Feststoffteilchen austreten können.
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Eine abgeänderte Ausführungsform der beschriebenen Düse ist in F i
g. 5 gezeigt, wonach innerhalb des Mündungsstutzens 31 ein Leitungsstutzen 60 dicht
eingelassen ist, der quer in das Spritzrohr 10
hineinragt und dessen offene
Stirnfläche 61 der gegenüberliegenden Innenwandung 10 a des Rohres 10 dicht gegenübersteht.
Die Bedeutung dieses Leitungsstutzens beruht darin, daß in Abhängigkeit von einem
Fühler ein unmittelbares Öffnen des Mündungseinsatzes 40 zum Spritzen erfolgt.
Wenn der Mündungsstutzen 31 rückseitig verlängert ist, bleibt der Leitungsstutzen
60 jederzeit mit Wasser bzw. Strömungsmittel gefüllt, und sobald ein Fühler ein
Speiseventil öffnet, können die Düsen sofort spritzen. Wenn bei dieser Anordnung
der Gesamtdruck innerhalb des Spritzrohres 10 abfällt, schließen die Mündungseinsätze
40 selbsttätig, und die Leitungsstutzen 60
bleiben mit Wasser gefüllt.
Man kann jedoch den Mündungseinsatz 40 auch so konstruieren, daß er bei Druckwerten
unterhalb eines Schwellenwertes plötzlich schließt und dichtet und auch bei Druckwerten
oberhalb des Schwellenwertes plötzlich öffnet.
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Eine weitere Ausführungsform des Mündungseinsatzes ist in F i g. 6
dargestellt. Nach dieser Ausführungsform haben der Abschnitt 43 und der Schlitz
46 genau dieselbe äußere Form wie bei der bevorzugten Ausführungsform. Die hauptsächliche
Abweichung dieser Ausführungsform beruht auf der Verwendung einer Einlage 65, welche
mit dem Mittelteil 42 des Mündungseinsatzes eine Einheit bildet. Diese Einlage 65
kann aus einem Gewebe oder einer Bespannung bestehen. Sie kann auch aus einem metallischen
Federelement, beispielsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, bestehen.
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Um die Wirkungsweise des mit den druckabhängigen Mündungseinsätzen
bestückten Spritzrohrs vollständig zu erläutern, wird zweckmäßigerweise nochmals
auf die die Gesamtvorrichtung zeigende F i g. 1 bezug genommen. Es sei angenommen,
daß der Einlaßdruck zur Linken der Drucksteuereinrichtung 14,7 kg/cm= betrage. Unter
der Steuerung der Ringmembrane 16 unter der Wirkung des Lufteinlaßventils 19 kann
der Druck in dem Spritzrohr 10 auf einen herabgesetzten Wert von 5,6 kg/cm2 eingestellt
werden. Durch Handbetätigung des Ventils 22 oder durch automatische Steuerung des
Magnetventils 23 kann die die Membrane 16 spannende Luft schlagartig ausströmen,
so daß sich die Ringmembrane 16 zusammenzieht und den vollen Durchlaßquerschnitt
freigibt, wodurch ein Druckanstieg in dem Spritzrohr 10 ausgelöst wird. Sobald der
Druckanstieg auftritt, öffnen sich die Mündungsschlitze 46 weiter und lassen
die Feststoffteilchen durchtreten, wodurch nicht nur die Düsen 30 selbsttätig
gereinigt werden, sondern auch das Rohr 10 und die Speiseleitung 11.
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Wenn auch im Rahmen der beschriebenen Vorrichtung ein hydraulisches
Drucksystem zur Betätigung der Mündungsöffnungen gezeigt ist, so kann man das Steuerventil
14 auch durch ein Umschaltventil ersetzen, welches den Wasserstrom schließt und
auf ein anderes Hochdruckmittel zur Erweiterung der Mündungsöffnungen 46 und zur
Reinigung der Vorrichtung von Feststoffteilchen umschaltet. Dieses neue Druckmittel
kann beispielsweise Druckluft sein.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß für die beschriebene Vorrichtung
nur eine einzige Speiseleitung für das Spritzrohr erforderlich ist, und daß diese
vorteilhafte Vorrichtung von der Art des benutzten Reinigungsmittels abhängig ist.
Bei Verwendung von Luft benötigt man selbstverständlich eine Luftspeiseleitung mit
einem Umschaltventil, für die Speisung des Rohrs 10 genügt jedoch eine einzige Leitung.