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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen
eines Flocken-Luft-Gemisches
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
Maschinen zur Herstellung von saugfähigen Kissen für Damenbinden,
Höschenwindeln
und ähnliches
ist es üblich,
auf einer Flockenlegeeinrichtung ein Saugkissen oder Flockenkern
aus einem hydrophilen Flockengemisch zu bilden. Die hierzu benötigten Flocken
werden der Flockenlegeeinrichtung als Flocken-Luft-Gemisch von einer
Zerfaserungseinrichtung kommend durch eine Rohrleitung zugeführt.
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Aus
Umwelt- und Lärmschutzgründen ist
es üblich
geworden, die Zerfaserungseinrichtung räumlich getrennt von der Flockenlegeeinrichtung
anzuordnen und zur Überwindung
der dadurch größeren Förderdistanz
ein Gebläse
oder Ventilator in die Rohrleitung zu integrieren. In der längeren Rohrleitung
kommt es durch Rohrreibung, Strömungsturbulenzen
sowie statische Aufladung zu Flockenverdichtungen bzw. Flockenverklumpungen
innerhalb des Flocken-Luft-Gemisches. Dies verhindert den gewünschten
homogenen Flockenaufbau des Saugkissens und beeinträchtigt darüberhinaus
die mechanische Stabilität
des Saugkissens, da Verklumpungen nur in das Flockennetzwerk des
Saugkissens eingelegt, nicht aber eingebunden werden.
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Es
ist bekannt, zur Auflösung
der Flockenverklumpungen nahe der Flockenlegeeinrichtung einen zusätzlichen,
angetriebenen Mühlenrotor
in die die Flocken zuführende
Rohrleitung zu integrieren. Diese Technik ist beispielsweise in
den Dokumenten
US 1,834,309 ,
US 2,940,133 ,
US 2,940,134 ,
US 2,940,135 ,
US 3,886,629 sowie
US 4,375,447 beschrieben. Nachteilig
ist bei diesen bekannten Lösungen,
dass sie allesamt teuer sind und mit erheblichem Raumbedarf verbunden
sind. Die bekannten Mühlenrotoren
benötigen
einen Drehantrieb, dessen Drehzahl in Abhängigkeit des Durchsatzes des
Flocken-Luft-Gemisches angepaßt
werden muß.
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Darüberhinaus
erzeugen die Mühlenrotoren unerwünschte Luftverwirbelungen,
die einer gleichmäßigen Ausbildung
des Saugkissens entgegenwirken.
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Als
Alternative zu einem Mühlenrotor
in der die Flocken zuführenden
Rohrleitung wird in der
EP 0
515 939 A1 vorgeschlagen, eine mechanische Pralleinrichtung
in der Rohrleitung vorzusehen. Diese bekannte Pralleinrichtung besteht
aus mehreren Prallstäben,
welche in den Querschnitt der das Flocken-Luft-Gemisch transportierenden
Rohrleitung hineinragen. Diejenigen in dem Flocken-Luft-Gemisch enthaltenen
Flockenverklumpungen, welche beim Transport von der Zerfaserungseinrichtung
zu dem Flockenleger gegen die Prallstäbe prallen, werden aufgrund
dieser mechanischen Kollision weitestgehend aufgelöst. Als
nachteilig hat sich bei der bekannten Pralleinrichtung erwiesen,
dass einerseits durchaus noch nennenswerte Mengen von Flockenverklumpungen
nicht mit den Prallstäben
kollidieren und somit nicht aufgelöst werden und andererseits der
Wirkungsgrad der Flockenklumpungsauflösung vom Durchsatz des Flocken-Luft-Gemisches
durch die Rohrleitung abhängig
ist, da von diesem die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit welcher
die Flockenverklumpungen auf die Prallstäbe auftreffen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Bereitstellen eines von Flockenverklumpungen im wesentlichen
freien Flocken-Luft-Gemisches
zu schaffen, bei welcher ein möglichst
hoher Wirkungsgrad bei der Auflösung
der Flockenverklumpungen erreicht wird, wobei dieser Wirkungsgrad
unabhängig
vom Durchsatz des Flocken-Luft-Gemisches durch die Rohrleitung zwischen
Zerfaserungseinrichtung und Flockenlegeeinrichtung sein soll.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Vorrichtung zum Bereitstellen eines Flocken-Luft-Gemisches, welches durch eine Rohrleitung
einer Flockenlegeeinrichtung zur Bildung eines Saugkissens zugeführt wird,
wobei im Verlauf der Rohrleitung eine Auflöseeinrichtung zum Auflösen von
Flockenverklumpungen innerhalb des Flocken-Luft-Gemisches vorgesehen ist, vorgeschlagen,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auflöseeinrichtung von einer pneumatischen
Auflöseeinrichtung
gebildet wird, welche die Flockenverklumpungen auflöst, indem
sie das Flocken-Luft-Gemisch samt der darin enthaltenen Flockenverklumpungen
derart beschleunigt, dass die Flockenverklumpungen zerplatzen oder
zerreißen.
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Überraschenderweise
hat sich herausgestellt, dass Flockenverklumpungen, welche aus verdichteten
Zelluloseflocken bzw. -fasern bestehen, aufgelöst werden können, wenn sie plötzlich ruck-, stoß- oder
sprungartig mit Hilfe eines gerichteten Fluidstroms, insbesondere
Luftstroms, hoher kinetischer Energie beschleunigt werden. Dabei
treten Beschleunigungs- und/oder Fluidreibungskräfte auf, welche die mechanischen
und/oder elektrostatischen Adhäsionskräfte, die
zwischen den eine Flockenverklumpung bildenden Flocken wirken, ohne
weiteres überwinden.
Darüber
hinaus erzeugt die erfindungsgemäße, pneumatische
Auflöseeinrichtung
vorzugsweise turbulente Strömungen,
deren richtungs- sowie betragsmäßig willkürlich wechselnde
Beschleunigungen dazu führen,
dass die Flockenverklumpungen zerfallen.
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Je
nachdem wie groß die
eine Flockenverklumpung zusammenhaltenden Kräfte sind, erfolgt die Auflösung der
Flockenverklumpung früher
oder später.
Eine weniger fest zusammengehaltene Flockenverklumpung kann bereits
zu Beginn der Beschleunigungsphase auseinandergerissen werden während eine
fester zusammengehaltene Flockenverklumpung unter Umständen erst
nach Erreichen eines hinreichenden Turbulenzgrades der Strömung des
Flocken-Luft-Gemisches zersetzt werden kann. In jedem Fall wird
erfindungsgemäß erreicht,
dass im Gegensatz zu den bekannten Pralleinrichtungen sämtliche
im Flocken-Luft-Gemisch enthaltenen Flockenverklumpungen von den
Beschleunigungskräften
erfasst werden.
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Eine
pneumatische Auflöseeinrichtung
kann erfindungsgemäß im Endbereich
der den Flocken-Luft-Gemisch-Strom liefernden Rohrleitung angeordnet
werden. Vorzugsweise wird die Auflöseeinrichtung direkt in die
Mündung
der Rohrleitung in die Flockenlegeeinrichtung eingesetzt. Die Flockenlegeeinrichtung
umfaßt
ein sich drehendes Flockenformrad sowie einen ortsfesten Flockenkasten,
in welchen die Rohrleitung über
die pneumatische Auflöseeinrichtung
mündet.
Aufgrund des gerichteten Strahls von im wesentlichen verklumpungsfreiem Flocken-Luft-Gemisch, welcher
von der pneumatischen Auflöseeinrichtung
erzeugt wird, ist es im Gegensatz zum Stand der Technik sowie in
vorteilhafter Weise möglich,
diesen Strahl gezielt in eine bestimmte Raumrichtung zu richten.
Die in der Umfangsfläche des
Flockenformrades befindlichen Formvertiefungen bzw. Mulden zum Ausbilden
der Saugkissen können
dadurch effektiver mit Flocke befüllt werden.
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Erfindungsgemäß kann die
pneumatische Auflöseeinrichtung
von einer von dem Flocken-Luft-Gemisch umströmten Düse gebildet werden, welche
etwa im mittleren Bereich des Querschnitts der Rohrleitung zwischen
Zerfaserungseinrichtung und Flockenlegeeinrichtung angeordnet ist. Bei
dieser Variante der Auflöseeinrichtung
ist es allerdings erforderlich, die mit hohem Druck aus der Düse auszubringende
Druckluft ebenso in den mittleren Bereich des Rohrleitungsquerschnitts
zu bringen. Dies hat zur Folge, dass wenigstens eine entsprechende
Pneumatikleitung in den mittleren Bereich des Rohrleitungsquerschnitts
geführt
werden muß, was
bedeutet, dass die Pneumatikleitungen im Strömungsweg des Flocken-Luft-Gemisches
stehen und somit zusätzlich
zu der pneumatischen Auflösung
der Flockenverklumpungen eine mechanische Auflösungswirkung im Sinne der bekannten
Prallstäbe
bewirken.
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Vorzugsweise
wird die pneumatische Auflöseeinrichtung
in Form einer rohrstückartigen
Injektordüse
gewählt,
welche selbst von dem Flocken-Luft-Gemisch durchströmt wird. Über einen, vorzugsweise
mehrere Zuführdurchlässe in Form von
Zuführkanälen wird
dieser Injektordüse
ein unter hohem Druck stehendes Druckfluid, insbesondere Druckluft,
zugeführt.
Dieses Druckfluid kann entweder von einer extra hierfür vorgesehenen
Druckfluidquelle oder von einer ohnehin für andere Systeme der hier in
Rede stehenden Maschinen bereits vorhandenen Druckfluidquelle stammen.
Die vorzugsweise mehreren Zuführkanäle können sich
erfindungsgemäß im äußeren Umfangsbereich
desjenigen Raumes der Injektordüse
befinden, der von dem Flocken-Luft-Gemisch durchströmt wird.
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Die
pneumatische Auflöseeinrichtung
bzw. die Injektordüse
wirken fluidmechanisch wie ein Fluid- bzw. Luftstromverstärker. Auf
ihrer Eintritts- bzw. Ansaugseite entsteht ein Unterdruck während auf
ihrer Austritts- bzw. Ausblasseite ein Überdruck entsteht. Die Auflöseeinrichtung
bzw. Injektordüse
kann daher wie ein am Ende der den Flocken-Luft-Strom liefernden
Rohrleitung angeordnetes Sauggebläse wirken, so dass je nach
Gesamtlänge
der Rohrleitung in vorteilhafter Weise auf ein weiteres Gebläse in der Flockenförderstrecke
verzichtet werden kann.
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Zum
Auflösen
von Flockenverklumpungen innerhalb eines Flocken-Luft-Gemisches,
welches durch eine Rohrleitung einer Flockenlegeeinrichtung zur
Bildung eines Saugkissens zugeführt
wird, wird das Flocken-Luft-Gemisch samt der darin enthaltenen Flockenverklumpungen
vor dem Ausbilden des Saugkissens in der Flockenlegeeinrichtung
mittels einer pneumatischen Auflöseeinrichtung
derart beschleunigt, dass die Flockenverklumpungen zerplatzen oder
zerreißen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, das Flocken-Luft-Gemisch
auf Überschallgeschwindigkeit,
vorzugsweise auf bis zu 2-fache Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Derart
hohe Geschwindigkeiten gewährleisten,
dass in der Auflöseeinrichtung
bzw. Injektordüse
turbulente Strömungen
erreicht werden und das Flocken-Luft-Gemisch hinreichend ruck-,
stoß-
oder sprungartig beschleunigt wird.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bereitstellen eines Flocken-Luft-Gemisches für die Herstellung von Saugkissen;
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2:
eine pneumatische Auflöseeinrichtung
in Form einer Injektordüse;
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3 eine
Ansicht der Injektordüse
gemäß 2 von
oben; und
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4:
den Schnitt A-A gemäß 3.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Bereitstellen eines von Flockenverklumpungen im wesentlichen
freien Flocken-Luft-Gemisches, aus welchem Flockenkerne bzw. Saugkissen 2 für Damenbinden,
Höschenwindeln
oder ähnliche Hygieneartikel
hergestellt werden. Eine Mühle
oder Zerfaserungseinrichtung 3 wird von einer Vorratsrolle 5 aus
mit einer Papp- bzw. Zellstoffbahn 6 beschickt. Die Zellstoffbahn 6 wird
in der Zerfaserungseinrichtung 3 zu Zellstoff-Flocken aufgelöst. Alternativ
könnten
die Zellstoff-Flocken auch auf sonstige Weise zur Verfügung gestellt
werden, beispielsweise bereits als fertige Zellstoff-Flocken vorliegen.
Diese Flocken werden mit Tragluft versetzt und als Flocken-Luft-Gemisch
durch eine Rohrleitung 7 zu einer Flockenlegeeinrichtung 4 transportiert.
Je nach Länge
der Rohrleitung 7 kann dabei ein Gebläse bzw. Ventilator 8 zur Unterstützung des
Tragluftstromes im Verlauf der Rohrleitung 7 vorgesehen
werden.
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Die
Flockenlegeeinrichtung 4 umfaßt im wesentlichen ein Flockenformrad 10 sowie
einen hohlen Flockenkasten 9, der das Flockenformrad 10 in
einem vorgegebenen Umfangsbereich überdeckt und dort zum Flockenformrad 10 hin
offen ist. Das Flockenformrad 10 dreht sich gemäß Drehrichtung 15 entgegen
dem Uhrzeigersinn. Das Flockenformrad 10 weist in seinem
Mantel bzw. in seiner äußeren Umfangsfläche Mulden
oder Formvertiefungen 11 auf, welche mit siebartigen Böden 12 versehen
sind. Ein ortsfester, d.h. sich nicht mit dem Flockenformrad 10 mitdrehender
Saugkasten 13 ermöglicht
es, Flocken-Luft-Gemisch in demjenigen Umfangsbereich des Flockenformrades 10,
welcher von dem Flockenkasten 9 überdeckt wird, durch die siebartigen
Böden 12 in
die Formvertiefungen 11 zu saugen. Dadurch entstehen in
denjenigen Formvertiefungen 11, welche sich in dem vom
Flockenkasten 9 überdeckten Bereich
befinden, die gewünschten
Flockenkerne bzw. Saugkissen 2.
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In
Drehrichtung 15 vor dem Flockenformrad 10 ist
eine Abbürsteinrichtung 16 angeordnet,
welche das über
die äußere Umfangsfläche aus
den Formvertiefungen 11 hinausragende Flockenmaterial entfernt
und über
eine nicht dargestellte Rohrleitung zur Zerfaserungseinrichtung 3 zurückführt. Anschließend werden
die auf diese Weise bündig
gebürsteten Saugkissen
mittels einer Saugwalze 17 aus den Formvertiefungen 11 entnommen
und auf ein Transportband 18 gelegt, welches sie einer
nicht gezeigten Maschine zur Herstellung von Damenbinden, Slipeinlagen,
Höschenwindeln
oder ähnliches
zuführt.
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Wie
in 1 zu erkennen ist, mündet die Rohrleitung 7 unmittelbar
in den Flockenkasten 9, wobei sich die bei der gezeigten
Ausführungsform
als Injektordüse 20 ausgebildete
Auflöseeinrichtung
bereits vollständig
innerhalb des Flockenkastens 9 befindet. Auf diese Weise
ist die Bewegungsfreiheit der Injektordüse 20 nicht durch
die den Flockenkasten 9 in 1 nach links
begrenzende Flockenkastenwandung eingeschränkt, so dass die Austrittsrichtung des
die Injektordüse 20 verlassenden
Flocken-Luft-Gemisch-Strahls problemlos auf eine bestimmte Raumrichtung
eingestellt werden kann. Alternativ kann die Injektordüse 20 auch
außerhalb
des Flockenkastens 9 angeordnet werden.
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In
den 2 und 3 ist die als pneumatische Auflöseeinrichtung
fungierende Injektordüse 20 gezeigt.
Sie besteht aus einem verhältnismäßig kurzen
Rohrstück,
welches in das stromabwärtige
Ende der Rohrleitung 7 eingesetzt wird. Die Injektordüse 20 weist
in ihrem in Längsrichtung
mittleren Bereich einen Wulst 26 auf, in welchem ein vollständig umlaufender
Ringkanal 23 ausgebildet ist, wie in der Schnittdarstellung
gemäß 4 zu
erkennen ist. Der Ringkanal 23 steht über den Anschlußstutzen 27 in Strömungsverbindung
mit einer nicht gezeigten Pneumatik- bzw. Druckluftquelle, welche eigens
für die
Injektordüse 20 vorgesehen
werden kann oder bereits für
andere Systeme der jeweiligen Maschine vorhanden ist.
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In
der in 2 gezeigten Darstellung durchströmt das Flocken-Luft-Gemisch
gemäß Pfeil
R die Injektordüse 20 von
unten nach oben. Dabei durchströmt
es insbesondere den Durchströmungsraum 21,
welcher bei der gezeigten Ausführungsform
einen zylindrischen Querschnitt aufweist, alternativ jedoch auch
mit einem in Durchströmungsrichtung
R zunehmenden Querschnitt versehen sein kann und dadurch als Diffusor
wirkt. Wie den 2 und 3 zu entnehmen
ist, weist der Durchströmungsraum 21 einen
größeren Innendurchmesser
auf als der restliche, in 2 darunter
liegende Raum der Injektordüse 20.
Dadurch entsteht auf Höhe
der unteren Begrenzungsebene des Durchströmungsraums 21 ein kreisringförmiger Absatz 28,
wie in der Ansicht gemäß 3 dargestellt.
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Wie
am besten in den 3 und 4 zu sehen
ist, münden
in die kreisringförmige
Fläche
des Absatzes 28 bei der gezeigten Ausführungsform insgesamt zwölf als Zuführdurchlässe fungierende
Zuführkanäle 22,
welche in gleichmäßigen Winkelabständen über den
Verlauf des Absatzes 28 verteilt sind. Alternativ ist auch
denkbar, weniger oder mehr als zwölf Zuführkanäle vorzusehen oder die Zuführkanäle in ungleichmäßigen Winkelabständen anzuordnen, um
bei Bedarf spezielle Strömungsprofile über den Querschnitt
der Injektordüse 20 zu
erhalten.
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Wie
in 4 gezeigt, stehen die Zuführkanäle 22 in Strömungsverbindung
mit dem Ringkanal 23 und daher auch mit der an dem Anschlußstutzen 27 angeschlossenen
Druckluftquelle.
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Gemäß 4 ist
die Achse 24 des Zuführkanals 22 um
den Neigungswinkel α gegenüber der Längs- bzw.
Symmetrieachse 25 der Injektordüse 20 geneigt. Dadurch
wird bewirkt, dass die Druckluft nicht nur axial in Durchströmungsrichtung
R, sondern auch mit einer radial nach innen auf die Längsachse 25 gerichteten
Geschnwindigkeitskomponente zugeführt wird. Hierdurch kann zusätzlich zu
den die Flockenverklumpungen auflösenden Beschleunigungskräften noch
ein weiterer, die Flockenverklumpungsauflösung unterstützender
Effekt bewirkt werden, der darin besteht, dass vorhandene Flockenverklumpungen
aus den radial äußeren Bereichen
des Strahlquerschnitts radial nach innen geblasen werden und dadurch
unter Umständen
miteinander kollidieren sowie dabei zerrissen bzw. aufgelöst werden.
Der Neigungswinkel α kann
erfindungsgemäß 50° oder weniger
betragen, wobei für
ihn vorzugsweise die Ungleichung 5° ≤ α ≤ 30° gilt. Alternativ kann der Neigungswinkel α auch 0° betragen,
was bedeutet, dass die Achse 24 der Zuführkanäle 22 parallel zur
Längsachse 25 der
Injektordüse 20 verläuft.
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Anstatt
mehrerer Zuführdurchlässe 22 in Form
von Bohrungskanälen
kann zwischen Ringkanal 23 und Durchströmungsraum 21 auch
ein einziger Zuführdurchlass
in Form eines umlaufenden Ringspaltkanals vorgesehen werden. In
diesem Fall steht der zuzuführenden
Druckluft eine größere Querschnittsfläche zum
Einströmen
in den Durchströmungsraum 21 zur
Verfügung,
so dass dem Durchströmungsraum 21 ein
größerer und
räumlich besser
verteilter Volumenstrom an Druckluft zugeführt werden kann und somit eine
höhere
Effektivität bei
der Auflösung
der Flockenverklumpungen realisierbar ist.