DE19726890A1 - Sprühdose und Sprühsystem zum Aufsprühen von Flüssigkeit auf eine Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse und ein Sprühsystem zum Aufsprühen von Flüssigkeit auf eine Materialbahn, insbesondere zum Aufsprühen von Trennflüssigkeit auf eine Aluminiumfolie.

Bei der Herstellung von extrem dünnen Aluminiumfolien ist es erforderlich, zwei Folienbahnen übereinander durch ein Walzwerk zu führen, damit die gewünscht geringen Folienstärken von bis zu 6 µm erreicht werden. Dazu wird vor dem Walzen in einer sogenannten Doppler-Maschine eine Wickelrolle aus zwei übereinander liegenden Folien gewickelt. Die beiden Folien werden nach dem letzten Walzvorgang wieder auf einer Separier-Maschine getrennt und zu Wickelrollen aufgewickelt.

Damit die beiden Folienbahnen beim Walzen nicht zusammenschweißen, wird beim Doppeln eine Trennflüssigkeit, z. B. Petroleum oder Kerosin mit entsprechenden Legierungen, auf die Innenseite einer der beiden Folienbahnen gesprüht. Nach dem Separieren werden die Wickelrollen in Glühöfen erhitzt, damit sich die Trennflüssigkeit verflüchtigt.

Die Trennflüssigkeit wird mittels eines Sprühsystems aufgesprüht, das aus einer Reihe von über die Bahn breite angeordneten Sprühdüsen besteht. Bekannterweise werden Zweistoff-Düsen verwendet, von denen die Trennflüssigkeit mittels Druckluft versprüht wird. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Zweistoff-Düsen nicht in der Lage sind, eine ausreichend regelbare Menge an Trennflüssigkeit mit der geforder­ ten Gleichmäßigkeit aufzusprühen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse zu schaffen, die in der Lage ist, eine über einen weiten Regelbereich einstellbare Menge an Trennflüssigkeit mit dem erforderlich gleichmäßigen Sprühbild aufzusprühen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sprühsystem unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Sprühdüse zum Aufsprühen von Trennflüssigkeit bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Patentanspruch 2 löst die zweite Aufgabe.

Mit den erfindungsgemäßen Sprühdüsen läßt sich die Trennflüssigkeit bei einem konstanten Druck des Transportmediums Luft von 1 bar gleichmäßig verteilen. Die Auftragsmenge kann ausschließlich über den Flüssigkeitsdruck über einen sehr weiten Bereich von z. B. 300 cm³/h bis 6000 cm³/h stufenlos eingestellt werden. Dadurch werden Verwirbelungen ausgeschlossen, und nur die tatsächlich dosierte Menge pro m² wird ohne nennenswerte Verluste und tropffrei aufgetragen.

Da ohne nennenswerte Verluste aufgetragen wird, brauchen keine aufwendigen Absauganlagen installiert zu werden, um eine Belastung des Arbeitsplatzes oder der Umwelt auszuschließen. Weiterhin wird durch den im wesentlichen verlustfreien Auftrag der Verbrauch an Trennflüssigkeit kostensparend abgesenkt.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestell­ ten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt das Anlagenschema einer Doppler-Maschine mit einem Sprühsystem.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Sprühsystem.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Winkelverstellung der Düsen.

Fig. 4 zeigt das Sprühbild einer Düse bei verschiedenen Einstellungen.

Fig. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch eine Sprühdüse.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Düse.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Doppler-Maschine enthält zwei Abwickelvorrich­ tungen 1, 2, in denen jeweils eine Wickelrolle 3, 4 aus einer dünnen Aluminiumfolie eingehängt ist. Von den beiden in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordneten Abwickelvorrichtungen 1, 2 wird jeweils eine Folienbahn 5, 6 abgezogen, die übereinan­ derliegend einer Einrichtung 7 zum Aufsprühen einer Trennflüssigkeit, z. B. Petroleum oder Kerosin mit entsprechenden Legierungen, zugeführt werden. Innerhalb der Sprühvorrichtung 7 werden die Folienbahnen 5, 6 parallel mit Abstand voneinander geführt. Zwischen den beiden Bahnen 5, 6 ist ein Sprühsystem 8 angeordnet, das die Trennflüssigkeit von unten gegen die Innenseite der oberen Folienbahn 5 sprüht. Anschließend werden die beiden Folienbahnen 5, 6 wieder übereinander gelegt und übereinanderliegend einer nachfolgenden Aufwickelvorrichtung 9 zugeführt, wo sie gemeinsam zu einer Wickelrolle 10 aufgewickelt werden.

Das Sprühsystem 8 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Es besteht aus einer Reihe von quer über die Bahnbreite angeordneten einzelnen Düsen 11, die nach Art eines Düsenstocks etwa mit 160 mm Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Haltertra­ verse 12 so befestigt sind, daß ihre Austrittsöffnungen nach oben zeigen, damit die obere Bahn 5 an ihrer Innenseite mit Trennflüssigkeit 13 besprüht wird. Die Düsen 11 sind an gemeinsame Verteilerrohre 14, 15 angeschlossen, aus denen sie mit Trennflüs­ sigkeit (Verteilerrohr 14) und Luft (Verteilerrohr 15) versorgt werden. Die Verteilerrohre 14, 15 sind so dimensioniert, daß bei der maximal zu versprühenden Menge an Luft und Flüssigkeit keine Druckverluste in ihnen entstehen. Dies gewährleistet, daß an allen Düsen 11 der gleiche Flüssigkeits- und Luftdruck ansteht und somit die gleiche Menge an Trennflüssigkeit 13 abgegeben wird. Damit das Sprühsystem 8 auf unterschiedliche Arbeitsbreiten eingestellt werden kann, sind jeweils die beiden äußeren Düsen 11 an jeder Maschinenseite mittels Ventilen 16 einzeln von den Verteilerrohren 14, 15 abschaltbar.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist jede Düse 11 auf der Haltertraverse 12 um ihre senkrechte Mittelachse 17 schwenkbar befestigt, damit ihre schlitzförmige Austrittsöffnung 18 in ihrer relativen Lage zur Bahnlaufrichtung verstellt werden kann. Die Verstellung erfolgt mittels einer Verstellstange 19, die sich über die Arbeitsbreite erstreckt und an der jede Düse 11 mit ihrem Gehäuse angelenkt ist. Die Verstellstange 19 kann mittels eines seitlichen Motors 20 axial verschoben werden und dreht dabei jede Düse 11 um ihre senkrechte Drehachse 17. Die Verstellmöglichkeit der schlitzförmigen Austrittsöffnung 18 jeder Düse 11 relativ zur Bahnlaufrichtung beträgt dabei mindestens 45°, bevorzugt 60°, aus der Null-Lage (Fig. 3 oben), in der die schlitzförmigen Austrittsöffnungen 18 senkrecht zur Bahnlaufrichtung stehen. Durch Drehung der Düsen 11 läßt sich so die Strahlbreite von ca. 300 mm auf ca. 160 mm bei gleichem Abstand der Düsen 11 zur Bahn 5 verändern. Die Auswirkung einer Drehung der Düsen 11 aus der Null-Lage um 60° ist in Fig. 4 dargestellt. Das Sprühbild verändert sich bei der Drehung dahingehend, daß die dosierte Menge auf eine geringere Bahnbreite aufgesprüht wird. Durch die Winkelverstellung läßt sich die von der Auftragsmenge jeder Düse 11 abhängige Strahlbreite so einstellen, daß die Strahlen zweier benachbarter Düsen 11 sich nicht überlappen. Eine Überlappung zweier Strahlen würde zu Verwirbelungen führen, die die Gleichmäßigkeit des Auftrags beeinträchtigt. In Betrieb werden die Düsen 11 so eingestellt, daß sich ihre jeweiligen Auftragsgebiete gerade eben berühren. Das Sprühbild jeder Düse läßt sich somit jeder geforderten Auftragsmenge pro Zeiteinheit für einen verwirbelungsfreien gleichmäßigen Auftrag anpassen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist oberhalb der Bahn 5 eine dachförmige, zu den Bahnrän­ dern hin abgewinkelte Abdeckhaube 21 angeordnet, die bei einem Riß der Bahn 5 ein Austritt von Trennflüssigkeit aus der Sprühvorrichtung 7 verhindert. An den beiden Bahnrändern schließt sich jeweils eine Tropfrinne 22 an die Abdeckhaube 21 an, die sich in Bahnlaufrichtung über den Sprühbereich erstrecken. Die Tropfrinnen 22 fangen die nicht auf die Bahn 5 aufgetragene Menge an Trennflüssigkeit auf und leiten sie über Leitungen 23 zu einem Auffangbehälter 24. Unterhalb des Düsenstocks ist eine Auffangwanne 25 angeordnet, die nach unten wegspritzende Trennflüssigkeit auffängt und über eine Leitung 26 ebenfalls dem Auffangbehälter 24 zuführt.

In den Fig. 5 und 6 ist eine einzelne Düse 11 vergrößert dargestellt. Die Düse 11 enthält eine zentrale, an eine Flüssigkeitszufuhr 27 angeschlossene Flüssigkeitsdüse 28, die einen rohrförmigen Austrittskanal 29 aufweist. Um die Flüssigkeitsdüse 28 ist eine Luftdüse 30 angeordnet, die einen Luftzuführkanal 31 enthält, dessen Austrittsöffnung 32 ringförmig um den Austrittskanal 29 der Flüssigkeitsdüse 28 angeordnet ist. Der Austrittskanal 29 der Flüssigkeitsdüse 28 und der Luftzufuhrkanal 31 münden in eine Haube 33 mit einer schlitzförmigen Austrittsöffnung 18, die als Flachstrahlverteiler wirkt.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Austrittskanal 29 der Flüssigkeitsdüse 28 einen Innendurchmesser von weniger als 0,3 mm, vorzugsweise von ca. 0,1 mm bis 0,2 mm, und eine Länge von mehr als dem 30-fachen seines Innendurchmessers aufweist. Im Beispiel beträgt die Länge des Austrittskanals 29 etwa das 90-fache seines Innendurch­ messers von ca. 0,2 mm. Der so gestaltete Austrittskanal 29 wirkt über seine Länge als gleichmäßige Drossel. Es entsteht eine ungestörte, laminare Flüssigkeitsströmung, die in den Luftstrahl hineingespritzt wird.

Die so gestaltete Sprühdüse 11 läßt sich bei einem konstanten Luftdruck betreiben, wobei die abgegebene Flüssigkeitsmenge stufenlos ausschließlich über den Flüssig­ keitsdruck geregelt wird. Der Flüssigkeitsdruck läßt sich zwischen 0,25 bar und maximal 15 bar regeln. Bei dieser Druckdifferenz erzielt man einen Flüssigkeitsdurchsatz von 300 cm³/pro Stunde bis 6000 cm³/pro Stunde. Die Breite des aus der schlitzförmigen Austrittsöffnung 18 austretenden Flüssigkeitsstrahls verändert sich über diesen Druckbereich von 160 mm Breite auf 300 mm Breite. Dies wird durch eine Drehung der Düse 11 und somit einer Änderung des Winkels der Austrittsöffnung 31 zur Bahn korrigiert. Bei einem maximalen Flüssigkeitsdurchsatz bewirkt eine Drehung der Düse 11 um 600, daß diese Düse 11 wieder eine Bahnbreite von ca. 160 mm besprüht und somit keine Verwirbelungen aufgrund von sich überkreuzenden Flüssigkeitsstrahlen auftreten.

Claims (6)

1. Sprühdüse zum Aufsprühen von Flüssigkeit auf eine Materialbahn (5), insbesondere zum Aufsprühen von Trennflüssigkeit auf eine Aluminiumfolie,

• - mit einer zentralen, an eine Flüssigkeitszufuhr (27) angeschlossene Flüssigkeitsdü­ se (28), die einen rohrförmigen Austrittskanal (29) aufweist,
• - einem Luftzufuhrkanal (31), dessen Austrittsöffnung (32) ringförmig um den Austrittskanal (29) der Flüssigkeitsdüse (28) angeordnet ist, und
• - mit einer als Flachstrahlverteiler wirkenden Haube (33) mit einer schlitzförmigen Austrittsöffnung (18), in die der Austrittskanal (29) der Flüssigkeitsdüse (28) und der Luftzufuhrkanal (31) münden,
  dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (29) der Flüssigkeitsdüse (28) einen Innendurchmesser von maximal 0,3 mm und eine Länge von mehr als dem 30-fachen seines Innendurchmessers aufweist.

2. Sprühsystem zum Aufsprühen von Flüssigkeit auf eine Materialbahn (5), insbesondere zum Aufsprühen von Trennflüssigkeit auf eine Aluminiumfolie, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Düsenstock mehrere Düsen (11) gemäß Patentanspruch 1 über die Arbeitsbreite mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.

3. Sprühsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse um ihre zentrale Mittelachse (17) drehbar an einer gemeinsamen Haltertraverse (12) befestigt ist.

4. Sprühsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Verstellan­ trieb (19, 20) für eine gemeinsame Drehung der Düsen (11).

5. Sprühsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsen an gemeinsame Verteilrohre (14, 15) für Trennflüssigkeit und Luft angeschlossen sind, die so dimensioniert sind, daß keine merklichen Druckverluste über die Arbeitsbreite auftreten.

6. Sprühsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigkeitsabgabe der Düsen (11) bei konstantem Luftdruck über den Flüssigkeitsdruck geregelt wird.