DE1802693B2 - Electrostatic atomizing device for paper machines - Google Patents
Electrostatic atomizing device for paper machinesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mit Abstand über dem Sieb einer Papiermaschine für die kontinuierliche Herstellung einer endlosen Papierbahn angeordnete elektrostatische Zerstäubervorrichtung mit einer Zerstäubereinrichtung, die eine Ladeelektrode umfaßt, an welche eine hohe Spannung zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und zur Aufladung und Ablagerung der zur Versprühung kommenden Stoffteilchen angelegt ist.The invention relates to one at a distance above the wire of a paper machine for continuous production an electrostatic atomizing device arranged in an endless paper web with an atomizing device, which comprises a charging electrode to which a high voltage to form an electrostatic Field and applied for charging and depositing the particles of matter coming to be sprayed is.
Das Aufsprühen von Stoffen bei der Herstellung von Papier oder Pappe dient zur Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Papiers insbesondere auf der Oberfläche desselben. Beispielsweise kann auf die Oberfläche der Papierbahn eine dünne Stärkeschicht aufgetragen werden, damit das Papier bei der Weiterverarbeitung, etwa beim Bedrucken, nicht aufreißt. Außerdem können durch die Ablagerung von Stoffen auf der Papierbahn die Festigkeit, Steifigkeit, Glätte, Porosität, Helligkeit, Mattheit des Papiers und seine Saugfähigkeit für verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, öl, Wachs und Farbe beeinflußt werden.The spraying of substances in the production of paper or cardboard is used to influence the physical Properties of the paper, especially on the surface of the same. For example, the A thin layer of starch can be applied to the surface of the paper web so that the paper during further processing, for example when printing, does not tear open. It can also be caused by the deposition of substances on the paper web the strength, stiffness, smoothness, porosity, brightness, mattness of the paper and its Absorbency for various liquids like water, oil, wax and paint can be influenced.
Für zahlreiche Beschichtungsverfahren ist es erwünscht, daß das abzulagernde Material auf die Papierbahn aufgebracht wird, während diese sich auf dem Langsieb der Papiermaschine befindet. Die von dem Langsieb getragene nasse und breiige Papierbahn ist iedoch noch äußerst verletzbar, so daß sie durch das Auftreffen größerer Flüssigkeilstropfen bleibend beschädigt werden kann, was noch am Endprodukt sichtbar ist und daher unerwünscht ist Auf die breiige Paoierbahn aufzubringende Materialien müssen daher in möglichst feinen Sprühtröpfchen aufgebracht werden, wozu elektrostatische Sprüh verfahren bekannt sind. Hierbei werden die Sprühtröpfchen elektrisch aufgeladen und von dem geerdeten Metalltuch des Langsiebes aneezogen. Wenn die Sprühteilchen ausreichend hoch aufgeladen sind, werden sie durch die in der Nähe der Papierbahn bewegte Luft hindurch angezogen und auf der Oberfläche der Papierbahn abgelagert. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen eines flüssigen zur Zerstäubung kommenden Stoffes sind in den LJS PS 31 69 882 und 31 69 883 beschrieben. Durch eine solche Vorrichtung können eine flüssige Dispersion fein verteilter Feststoffe, wie ungekochte Stärke in Wasser oder eine Flüssigkeit aufgeladen und auf die Papierbahn aufgesprüht werden. Stoffe in »rockenerFor many coating processes it is desirable that the material to be deposited be on the paper web is applied while it is on the fourdrinier of the paper machine. The one from that However, the wet and pulpy paper web carried by Fourdrinier is still extremely vulnerable, so that it can be damaged by the The impact of larger liquid wedge drops can be permanently damaged, which is still visible in the end product is and is therefore undesirable. Materials to be applied to the pulpy Paoierbahn must therefore be in Spray droplets as fine as possible are applied, for which purpose electrostatic spraying methods are known. The spray droplets are electrically charged and removed from the earthed metal cloth of the Fourdrinier attracted. When the spray particles are sufficiently charged, they are carried by the near the Air moving through the paper web is attracted and deposited on the surface of the paper web. One device and a method of charging a liquid atomizable substance are disclosed in US Pat LJS PS 31 69 882 and 31 69 883. By a Such a device can contain a liquid dispersion of finely divided solids, such as uncooked starch in Water or a liquid are charged and sprayed onto the paper web. Fabrics in »rocker
Pulverform können dadurch auf die Papierbahn aufgebracht werden, daß man sie in Schwebezustand bringt und mittels einer Einspritzpumpe in emen bewegten Luftstrom einbringt, der dann zu einer Zerstäubereinrichtung geleitet wird, welche mit einer LadeelektrodePowder form can be applied to the paper web by bringing it into suspension and introduces it into a moving air stream by means of an injection pump, which then flows to an atomizing device is conducted, which with a charging electrode
versehen ist, an welche eine hohe Spannung angelegt ist Es ist häufig erwünscht, eine solche elektrostatische Zerstäubereinrichtung über dem Langsieb der Papiermaschine anzuordnen, damit eine gleichmäßige Verteilung der Stoffe über die Papierbahn hin erreicht wird.is provided, to which a high voltage is applied. It is often desirable to have such an electrostatic To arrange the atomizer above the fourdrinier of the paper machine, so that an even distribution the substances is reached through the paper web.
Die eine Papiermaschine umgebende Luft ist jedoch in hohem Maße mit Wasserdampf geladen, der durch Verdampfung von Wasser aus dem und m der Sieb- und der Pressenpartie freigesetzt wird. Außerdem wird in der Trockenpartie der Papiermaschine unmittelbarHowever, the air surrounding a paper machine is highly charged with water vapor passing through Evaporation of water from and in the wire and press sections is released. Also will directly in the dryer section of the paper machine
Wasserdampf erzeugt. Dieser Wasserdampf der umgebenden Luft kondensiert an jeder kalten Fläche und das Kondensat bildet allmählich Tropfen, welche von solchen Flächen abtropfen. Wenn eine elektrostatische Zerstäubereinrichtung oberhalb der Oberfläche der aufGenerates water vapor. This water vapor from the surrounding air condenses on every cold surface and that Condensate gradually forms droplets, which drip off such surfaces. When an electrostatic Atomizer above the surface of the
dem Langsieb gebildeten Papierbahn angeordnet ist, fallen die durch Kondensation auf den Flächen dieser Einrichtung gebildeten Wassertropfen auf die Papierbahn, wodurch diese aufgerissen wird oder in ihr kleine Krater gebildet werden. Außerdem werden die Isolier-The paper web formed on the fourdrinier wire is arranged, the fall due to condensation on the surfaces of this Device formed water droplets on the paper web, whereby this is torn or small in it Craters are formed. In addition, the insulating
körper der Ladeelektrode der elektrostatischen Zerstäubereinrichtung durch die Wasserkondensation in ihrer Isolierfähigkeit beeinträchtigt, wodurch die an die Ladeelektrode angelegte Spannung in einem solchen Maße reduziert werden kann, daß eine ausreichende Aufladung der zu zerstäubenden Teilchen verhindert wird.body of the charging electrode of the electrostatic atomizing device impaired by the water condensation in their insulating ability, whereby the to the Charge electrode applied voltage can be reduced to such an extent that a sufficient Charging of the particles to be atomized is prevented.
Demgemäß wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, den Feuchtigkeitsniederschlag auf einer innerhalb einer feuchten Umgebung arbeitenden elektrostatischen Zerstäubervorrichtung zu vermeiden.Accordingly, the object is achieved by the invention, the moisture precipitation on an inside Electrostatic atomizing device operating in a damp environment.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Zerstäubervorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die elektrostatische Zerstäubervorrichtung von einem porösen, nicht Ieitfähigen Gehäuse umgeben ist, das in einer öffnung von der Zerstäubereinrichtung und deren Ladeelektrode durchdrungen ist, und daß in das Gehäuseinnere kontinuierlich ein gasförmiges Medium unter einem Druck eingeführt ist, welcher höher ist als der Druck der die Zerstüubervorrichtung umgebenden Atmosphäre.This is achieved according to the invention with an atomizer device of the type mentioned at the outset by that the electrostatic atomizing device is surrounded by a porous, non-conductive housing, which is penetrated in an opening by the atomizing device and its charging electrode, and that in the interior of the housing is continuously introduced a gaseous medium under a pressure which is higher is than the pressure of the atmosphere surrounding the nebulizer device.
Das gasförmige Medium durchdringt die porösen Wände des Gehäuses und dessen öffnung für die Ladeelektrode, so daß die Ansammlung von kondensier-The gaseous medium penetrates the porous walls of the housing and its opening for the charging electrode, so that the accumulation of condensing
Feuchtigkeit auf dem Gehäuse und auf den der um· Senden Atmosphäre ausgesetzten Flächen der Zer-Säubervorrichtung verhindert ist.Moisture on the housing and on the surfaces of the cleaning device exposed to the atmosphere is prevented.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ,reeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert In der Zeichnung zeigtThe invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing In the drawing shows
pie 1 in Perspektivansicht die Anordnung von vier elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen in einer Paniermaschine undpie 1 in perspective view the arrangement of four electrostatic atomizing devices in a breading machine and
F: g. 2 einen Querschnitt, in vergrößertem Maßstab, piner elektrostatischen Zerstäubereinrichtung.Q: g. 2 a cross-section, on an enlarged scale, piner electrostatic atomizer device.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die in der Gesamtheit mit 22 bezeichnete Zerstäubervorrichtung über dem Metalltuch 16 des Langsiebes einer Papiermaschine 10 angeordnet. Mittels der Zerstäubervorrichtung 22 werden auf die Oberfläche der Papierbahn P trockene, pulförmige ßeschichtungsstoffe aufgebracnt. Die Zerstäubervorrichtung 22 umfaßt eine Mehrzahl elektrostatischer Zerstäubereinrichtnngen 23, welche mit Abstand' zueinander angeordnet sind und das Pulver eleichförmig auf die Oberfläche der Papierbahn P verteilen Da alle Zerstäubereinrichtungen 23 gleich aufgebaut sind, kann die nachfolgende Beschreibung sich auf die Ausführungsform einer solchen Einrichtung beschränken. Der pulverförmige Beschichtungsstoff wird mittels einer Spezialpumpe in einen Luftstrom eingebracht, dann der Zerstäubereinrichtung 23 über einen Schlauch 24 zugeführt und am vorderen Ende der Zerstäub einrichtung durch einen rotierenden Verteiler versprüht. Eine Gleichstromquelle 25 mit hohem Spannuni'swert ist über ein Kabel 26 und einen in jeder Zerstäuhereinrichtung angeordneten Vorschaltwiderstand mit Mner leitfähigen Ladeelektrode des rotierenden Verifiers verbunden, so daß zwischen der Ladeelektrode und dem zu beschichtenden Papierfaserstoff ein elektrostatisches Feld gebildet wird. Die angelegte Spannung ist vorzugsweise negativ. Die Pulverteilchen werden elektrisch aufgeladen, dann in das elektrostatische Feld eingebracht und schließlich auf die Papierbahn gezogen und auf dieser abgelagert.As shown in FIG. 1, the atomizer device designated in its entirety by 22 is arranged above the metal cloth 16 of the fourdrinier wire of a paper machine 10. By means of the atomizer device 22, dry, pul-shaped coating materials are applied to the surface of the paper web P. The atomizing device 22 comprises a plurality of electrostatic atomizing devices 23 which are arranged at a distance from one another and distribute the powder evenly over the surface of the paper web P. Since all atomizing devices 23 are constructed identically, the following description can be limited to the embodiment of such a device. The powdery coating material is introduced into an air stream by means of a special pump, then fed to the atomizing device 23 via a hose 24 and sprayed at the front end of the atomizing device by a rotating distributor. A direct current source 25 with a high voltage is connected via a cable 26 and a series resistor arranged in each atomizer to the conductive charging electrode of the rotating verifier, so that an electrostatic field is formed between the charging electrode and the paper pulp to be coated. The applied voltage is preferably negative. The powder particles are electrically charged, then introduced into the electrostatic field and finally drawn onto and deposited on the paper web.
Die elektrostatische Zerstäubervorrichtung 22 ist im Bereich oberhalb der Papierbahn P von einem Gehäuse aus porösem Polyäthylen umgeben, welches durch Sintern hergestellt wurde. Das poröse Gehäuse wird mit einem Gas, wie Luft, unter Druck gesetzt, welches durch das poröse Gehäuse nach außen dringt und dadurch die Ablagerung von kondensiertem Wasser auf den Flächen der elektrostatischen Zerstäubervornch-The electrostatic atomizing device 22 is surrounded in the area above the paper web P by a housing made of porous polyethylene, which was produced by sintering. The porous housing is pressurized with a gas, such as air, which penetrates through the porous housing to the outside and thereby prevents the deposition of condensed water on the surfaces of the electrostatic atomizer.
tuni; verhindert. .tuni; prevented. .
F i g 2 zeigt die Zerstäubervomchtung 22 in. Querschnitt Der Verteiler 33 wird durch einen luftbetriebenen Motor 34 zum Verteilen der Pulverteilchen angetrieben Die Hohlwelle 37 des Verteilers 33 ist von einfm Isolierkörper 35 umgeben, welcher sich von einem leitfähigen Gehäuse 36 nach vorne erstreckt. Die Ladeelektrode 38 ist auf der Rückseite des glockenförmigen Verteilers 33 durch eine Widerstands-Beschichtung gebildet. Der Isolierkörper 35 und die Hohlwelle 37 schaffen einen isolierenden Träger für die Ladeelektrode 38 im Abstand von dem leitfähigen Gehäuse Dadurch kann der leitfähige hintere Teil der Zerstaubereinrichtung 23 geerdet werden, während an die Ladeelektrode 38 eine Hochspannung gegenüber dem Erdboden angelegt ist. Der Isolierkörper trägt auch einen Widerstand 39 mit einem hohen Widerstandswert von einigen Hundert Megaohm. Das Zuleitungskabel 26 ist über den hinteren Teil der Zerstäubereinrichtung 23 zugeführt und mit dem Widerstand 39 innerhalb des Isolierkörpers 35 verbunden. Über eine Bürste 40 am vorderen Ende des Isolierkörpers 35 wird die elektrische Verbindung zwischen dem vorderen End? des Widerstandes 39 und der Ladeelektrode 38 hergestellt.Fig. 2 shows the atomizer device 22 in. Cross section The distributor 33 is driven by an air powered motor 34 to distribute the powder particles The hollow shaft 37 of the distributor 33 is surrounded by a single insulating body 35, which extends from a conductive housing 36 extends forward. The charging electrode 38 is on the back of the bell-shaped Manifold 33 formed by a resistance coating. The insulating body 35 and the hollow shaft 37 create an insulating support for the charging electrode 38 at a distance from the conductive housing This allows the conductive rear portion of the atomizer 23 to be grounded while connected to the charging electrode 38 a high voltage is applied to the ground. The insulator also carries a resistor 39 with a high resistance value of several hundred megohms. The supply cable 26 is across the rear of the nebulizer 23 and connected to the resistor 39 within the insulating body 35. Over a Brush 40 at the front end of the insulating body 35 is the electrical connection between the front End? of the resistor 39 and the charging electrode 38 made.
Die Pulverteilchen werden über den Schlauch 24 und die Hohlwelle 37 dem Verteiler 33 zugeführt, welcher ίο am Ende des durch die Hohlweile gebildeten Kanals einen Deckel 42 aufweist, welcher mit dem Verteiler 33 seitliche Austritisöffnungen 43 bildet. Der Deckel 42 und der Verteiler 33 sind vorzugsweise aus nicht leitfahigem Werkstoff hergestellt.The powder particles are fed to the distributor 33 via the hose 24 and the hollow shaft 37, which ίο at the end of the channel formed by the hollow has a cover 42 which, together with the distributor 33, forms lateral outlet openings 43. The lid 42 and the manifold 33 are preferably made of non-conductive material Material made.
Die Verteilereinrichtung 23 wird von einem Träger 44 genähert, welcher sich horizontal oberhalb des Metalltuchs 16 des Langsiebes über dessen Breite erstreckt and zur Halterung aller Zerstäubereinrichtungen dient.The distributor device 23 is approached by a support 44 which is located horizontally above the metal cloth 16 of the Fourdrinier extends over its width and for holding all atomizing devices serves.
Die Zerstäubereinrichtungen 23 und der Träger 44 sind von einem porösen Gehäuse 46 umgeben. Die Gehäusewände haben eine Dicke von etwa 5 mm. Die Bodenwand 49 des Gehäuses, welche ebenfalls aus gesintertem Polyäthylen hergestellt ist, hat hingegen eine Dicke von etwa 3 mm, damit im Bereich des Verteilers 33 ein geeigneter Luftstrom erhalten wird. Das genannte Ausgangsmaterial für das Gehäuse 46 kann unter Wärme verformt werden, so daß eine erwünschte Anpassung an die jeweilige Form der Zerstäubereinrichtungen vorgenommen werden kann. Das Material kann entlang den Stoßkanten geschweißt werden, um dadurch das Gehäuse entlang diesen Kanten luftdicht zu machen. Die öffnung zwischen dem rotierenden Verteiler 33 und dem Gehäuse 46 ist verhältnismäßig klein gehalten, beispielsweise ist eine Ringöffnung mit einer Weite von etwa 1,6 mm vorgesehen. Für die Versorgung der gesamten Vorrichtung reicht im Regelfall ein Durchsatz von etwa 14 000 dnWmin Gas unter einem Druck von etwa 50 mm Wassersäule aus, wenn die Vorrichtung vier dem Gehäuse 46 entsprechende Gehäuse aufweist, welche an dem Träger 44 festgelegt sind. Das Innere des Gehäuses 46 wird unter einem gegenüber der umgebenden Luft höheren Druck gehalten, so dab das Gas die porösen Wände des Gehäuses 46 nach außen durchdringt und dadurch die umgebende LuIt von den elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen und dem Träger 44 fernhält.The atomizing devices 23 and the carrier 44 are surrounded by a porous housing 46. The housing walls have a thickness of about 5 mm. The bottom wall 49 of the housing, which is also made of sintered Polyethylene is made, however, has a thickness of about 3 mm, so in the area of the distributor 33 a suitable air flow is obtained. Said starting material for the housing 46 can under Heat deformed, so that a desired adaptation to the respective shape of the atomizer devices can be made. The material can be welded along the butt edges to thereby making the case airtight along these edges. The opening between the rotating manifold 33 and the housing 46 is kept relatively small, for example, a ring opening with a Width of about 1.6 mm provided. For the supply of the entire device is usually enough Flow rate of about 14 000 dnWmin gas under a pressure of about 50 mm of water when the device has four housings corresponding to housing 46, which are fixed to carrier 44. That The interior of the housing 46 is kept under a pressure that is higher than that of the surrounding air, so that the gas penetrates the porous walls of the housing 46 to the outside and thereby the surrounding air away from the electrostatic atomizing devices and carrier 44.
Die Porosität der Seitenwände und der oberen Wand des Gehäuses 46 ist derart gewählt, daß bei einem 50 Druckunterschied von etwa 50 mm Wassersäule die in das Gehäuse eingeführte Druckluft In einer Menge von etwa 37OdmVmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm^ nach außen dringt. Diese Wandhaben, wie bereits erwähnt, eine Dicke von etwa 55 5 mm. Die Luft wird also in einer Menge von etwa 680 dnWmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm? aus dem Gehäuse austreten, wenn sie in dem Gehäuse unter einem Druck von etwa 100 mm Wassersäule gehalten ist. Die Porosität der Bodenwand 6o 49 des Gehäuses ist derart gewählt, daß etwa 850dmVmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm2 ausfließen und zwar bei einem Druckunterschied von etwa 50 mm Wassersäule bei einer Dicke der Bodenwand von etwa 3 mm. Wenngleich die 65 angegebene Porosität des Gehäuses in der Pfuschen Erprobung den besten Wirkungsgrad h.ns.chtl.ch der Verhinderung einer Ansammlung von kondensiertem Wasserdampf an der Gehäuse-Außenfläche brachte,The porosity of the side walls and the upper wall of the housing 46 is selected such that at a pressure difference of about 50 mm water column the compressed air introduced into the housing in an amount of about 37OdmVmin per unit area of the order of about 9.3 dm ^ in outside penetrates. As already mentioned, these walls have a thickness of approximately 55.5 mm. The air is thus in an amount of about 680 dnWmin per unit area in the order of about 9.3 dm? emerge from the housing when it is held in the housing under a pressure of about 100 mm water column. The porosity of the bottom wall 6o 49 of the housing is selected such that about 850 dmVmin per unit area in the order of magnitude of about 9.3 dm 2 flow out at a pressure difference of about 50 mm water column with a thickness of the bottom wall of about 3 mm. Although the 65 specified porosity of the housing in the botched test brought the best efficiency h.ns.chtl.ch to the prevention of an accumulation of condensed water vapor on the outer surface of the housing,
können andere Werte für die Porosität des Gehäuses gleiche Ergebnisse bringen. Es muß jedenfalls nur verhindert werden, daß die mit Wasserdampf aufgeladene Außenluft die ihr ausgesetzten Flächen der elektrostatischen Zerstäubervorrichtung erreicht. Porösere Wände des Gehäuses bringen größere Fließgeschwindigkeiten der Luft, was aber den Nachteil erhöhter Betriebskosten der Vorrichtung bringt.other values for the porosity of the housing can produce the same results. In any case, it just has to be prevented that the outside air charged with water vapor touches the exposed surfaces of the electrostatic Reached atomizer device. More porous walls of the housing bring greater flow velocities the air, but this brings the disadvantage of increased operating costs of the device.
Es kann auch erwärmte Luft zur Anwendung kommen. Hierzu hat die praktische Erprobung ergeben, daß eine Erwärmung der Luft auf etwa 600C einen günstigen Wirkungsgrad ergibt. Die Erwärmung der Luft ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Teil der Außenfläche des Gehäuses für die elektrostatische Zerstäubervorrichtung nicht aus porösem Material hergestellt sein kann. Indem das erwärmte Gas über den porösen Teil des Gehäuses nach außen dringt, kann es kontinuierlich in das Innere des Gehäuses zugeführt werden und der nicht poröse Teil des Gehäuses kann auf einer solchen Temperatur gehalten werden, daß auf diesem Teil Wasserdampf nicht kondensieren kann.Heated air can also be used. For this purpose, practical testing has shown that heating the air to about 60 ° C. results in a favorable degree of efficiency. The heating of the air is particularly advantageous when part of the outer surface of the housing for the electrostatic atomizing device cannot be made of porous material. By permeating the heated gas to the outside through the porous part of the housing, it can be continuously fed into the interior of the housing and the non-porous part of the housing can be kept at such a temperature that water vapor cannot condense on this part.
ίο Vorteilhaft verwendet man die in der Trockenpartie der Papiermaschine zur Verfügung stehende Warmluft zur Beschickung des Gehäuses.ίο It is advantageous to use the one in the dryer section The hot air available to the paper machine to feed the housing.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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