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Vorrichtung zum Zerstäuben und Auftragen von flüssigen Medien auf
trockene Faserstoff-, insbesondere Papierbahnen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Zerstäuben und Auftragen von flüssigen Medien, z. B. Wasser oder
flüssigen chemischen Mitteln, auf laufende trockene Faserstoff-, insbesondere Papierbahnen,
Karton, Wolle, Baumwolle, Leinen, wobei die Vorrichtung, die insbesondere zur Anordnung
an einer Papiermaschine geeignet ist, einen vorzugsweise quer zur Laufrichtung der
Bahn angeordneten Satz von Sprühdüsen aufweist, die aus einem Flüssigkeitsverteilungsrohr
gespeist werden, an das ein Luftzuführungsrohr angeschlossen ist.
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Zur Befeuchtung von aus einer Papiermaschine laufenden Papierbahnen
ist es bekannt, quer zur Bahn Düsenrohre anzuordnen, die auf eine Prall= schiene
sprühen, um hierdurch einen Sprühstaub zu erzeugen, welcher zur Befeuchtung der
Papierbahn verwendet wird.
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Nachteilig ist hierbei die Ungleichmäßigkeit der Tropfenbildung, der
Tropfengröße und dne Anfälligkeit der engen Düsenbohrung gegen Verschmutzung; die
engen Düsenbohrungen sind bedingt durch den verhältnismäßig hohen Druck, der wiederum
erforderlich ist, um die auf die Prallschiene auftreffenden Wasserstrahlen in feinsten
Staub zu zerteilen.
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Nach der Erfindung werden alle diese Nachteile in einfacher Weise
dadurch vermieden, daß die das Versprühen des flüssigen Mediums bewirkende Luft
in dem -Zuführungsrohr unter einem sehr kleinen Überdruck- von o,o5 bis o,2 atü
gehalten wird und das zu versprühende flüssige Medium, z. B. Wasser,
aus
dem drucklosen, d. h. weder unter Überdruck nach unter Unterdruck stehenden Flüssigkeitsvertailungsrohhr
ansaugt.
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Bei dieser Vorrichtung holt sich jede Düse gewissermaßen selbst das
zu versprühende flüssige Medium aus dem Wasserverteilrohr, indem die Luft oder auch
ein anderes gasförmiges Medium die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsverteilrohr zur
Düse ansaugt; von der Düse gelangt das Medium unmittelbar auf die zu befeuchtende
Bahn und bildet hier einen gleichmäßigen geschlossenen Flüssigkeitsfilm.
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Es ist zwar bereits bekannt, quer zur Laufrichtung der Papierbahn
Sprühdüsen anzuordnen, die sowohl an eine Wasser- als auch an eine Luftquelle angeschlossen
sind. Hierbei steht aber das Wasser der Düse unter Druck, die Luft sogar unter verhältnismäßig
hohem Überdruck. Das Wasser wird hierbei der Düse durch den eigenen Druck zugeführt,
und die Luft dient lediglich zum Zerreißen des Wasserstromes. Nachteilig ist hierbei
aber, daß, um die kleinen Flüssigkeitsmengen, welche das Papier benötigt, der Düse
zuzuführen, die Düsenöffnungen verhältnismäßig sehr eng sein müssen. Infolgedessen
setzen sich die Düsen sehr leicht zu und sind auch sonst sehr .empfindlich, insbesondere
gegen Verschmutzung. Ferner müssen die Querschnitte zum Zwecke der Mengenregulierung
verändert werden, was wiederum die Empfindlichkeit gegen Schmutz erhöht, ganz abgesehen
davon, daß die Regulierung quer zur Bahn von Düse zu Düse vorgenommen werden muß.
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Außerdem 'und vor allem aber trifft das unter Druck zugeführte und
austretende Wasser trotz der Zerreißung durch den Luftstrahl immer noch mit so großer
eigener Kraft auf die zu besprühende Papierbahn od. dgl. auf, daß nicht der mit
der vorliegenden Erfindung erstrebte Flüssigkeitsfilm entsteht und gewährleistet
wird. Des weiteren ist bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, daß die Sprühdüse
nur von unten nach oben wirken kann, so daß der erstrebte feine Flüssigkeitsfilm
nicht erzeugt werden kann, weil an der laufenden Papierbahn ein Luftfilm haftet,
welcher den feinen Flüssngkentsfilm -abstößt.
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Demgegenüber ist es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich,
die Sprühdüsen in die beliebigsten Wirkungsrichtungen einzustellen, insbesondere
auch in die Wirkungsrichtung nach abwärts, so daß der feine Flüssigkeitsfilm durch
seine eigene Schwerkraft nach und nach durch den zuvor erwähnten Luftfilm hindurch
an das Behandlungsgut gelangt.
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Wie weiter gefunden wurde, ist es vorteilhaft, wenn der oder die aus
dem nach dem Injektorprinzip arbeitenden Sprühköpf austretenden Wasserstrahlen und
die das Wasser zum Versprühen bringende Luft erst vor dem Kopf in der atmosphärischen
Luft zusammentreffen, wie dies bei anderen Sprühvorrichtungen an sich bekannt ist.
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Ferner ist es z. B. zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines sehr
gleichmäßigen geschlossenen Flüssigkeitsfilms auf der zu besprühenden Papierbahn
od. dgl. zweckmäßig, die Wasserdüse nebst zugehöriger Luftdüse und eine andere Wasserdüse
nebst zugehöriger Luftdüse, wie ebenfalls bei Spritzdüsen an sich bekannt, unter
einem bestimmten Winkei zueinander und einstellbar anzuordnen.
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Wie ferner gefunden wurde, empfiehlt es sich, zur Steigerung der Intensität
der Zerstäubung sowie zu ihrer besonders hohen Gleichmäßigkeit innerhalb jeder einzelnen
Düse, Mittel vorzusehen, mit deren Hilfe der Luftstrom in eine rotierende Bewegung
versetzt wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, innerhalb des Sprühkopfes um die
Wasserdüse einen Ein-, zweckmäßigerweise Mehrfachdrallkörper vorzusehen, vermittels
dessen der Luftstrom in Drehung versetzt wird, so daß er außerhalb des Sprühkopfes
vor der Wasserdüse einen Saugkegel für das Wasser bildet und sich dann erst entspannt.
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Vorteilhafterweise umfängt die Luftdüse als Ring die hindurchlaufende
Wasserdüse; zugleich ist es zweckmäßig, daß sich die ringförmige Kammer der Luftdüse
zum Düsenmund hin z. B. kegelförmig verengt. Die Mündung der Wasserdüse soll zum
freien Außenraum hin die Mündung der Luftdüse etwas überragen. Der zwischen der
Wasserdüse und dem Stirnteil der Luftdüse befindliche ringförmige, vorzugsweise
ebenfalls kegelige Durchtritt für die Luft ist zweckmäßigerweise so gestaltet, daß
er wesentlich dazu beiträgt, daß sich der rotierende Luftstrom vor der Mündung der
Wasserdüse kegelförmig ausbildet. Der Saugkegel des Luftstromes saugt das flüssige
Medium, z. B. Wasser an, das dann von dem Luftstrom gleichmäßig versprüht wird.
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Die Winkelanordnung der vorzugsweise zwei oder mehr Düsen soll so
erfolgen, daß sich; quer zum Bahnlauf des Papiers od. dgl. betrachtet, die durch
die Achsen der Düsen gelegten Ebenen unter einem bestimmten Winkel schneiden.
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Zum Zwecke der individuellen Befeuchtung, z. B. an nur einzelnen Stellen
der Papierbahn od. dgl., wird nach der Erfindung in der Luftzuführung zur Einzeldüse
ein besonderes Regelorgan, z. B. ein Hahn vorgesehen. Mehrere solcher Regelorgane
können gegebenenfalls gemeinsam gesteuert werden.
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Wie ferner gefunden wurde, ist es zur einfachen und gleichmäßigen
Regulierung der Menge des flüssigen Mediums, z. B. Wasser, vorteilhaft, die Ansaughöhe
im Flüssigkeitsverteilrohr änderbar zu machen. Bei höherem Spiegel bzw. kleinerer
Ansaughöhe ist bei sonst gleichen Bedingungen die angesaugte Menge von flüssigem
Medium verhältnismäßig groß und umgekehrt verhältnismäßig klein. Hierdurch läßt
sich in einfachster Weise eine vollständige und gleichmäßige Regulierung aller Düsen
quer zur Bahn ermöglichen.
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Zur Bewirkung der Änderbarkeit des Spiegels des flüssigen Mediums
in seinem Verteilrohr kann z. B. dieses Rohr miteiner beweglichen Leitung, z. B.
einem Schlauch, verbunden werden, der andererseits an ein Gefäß, vorzugsweise ein
Druckausgleichsgefäß, angeschlossen wird, welches das flüssige Medium enthält und
bei welchem die Zufuhr durch einen
vom Medium getragenen Schwimmer
selbsttätig gesteuert wird, der z. B. ein Zulaufventil betätigt. Das Wasserverteilrohr,
der bewegliche Schlauch und das Druckausgleichsgefäß stellen ein System kommunizierender
Röhren dar; um mit Hilfe dieses Prinzips die Höhe des Spiegels der Flüssigkeit in
seinem Verteilrohr beeinflussen zu können, wird nach der Erfindung das Druckausgleichsgefäß
mit Bezug auf das Verteilrohr verstellbar gelagert; für die Verstellung ist z. B.
eine Schraubenspindel mit Handrad zweckmäßig.
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Ferner wurde gefunden, daß der Regelbereich der Vorrichtung der Anlage
auch durch Erhöhen oder Erniedrigen des Luftdruckes in dem zum Flüssigkeitsverteilrohr
gehörenden Luftverteilrohr geändert werden kann. Für diese Änderung kann z. B. ein
Hahn, Schieber oder ein anderes Drosselorgan verwendet werden.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann über oder unter Flur, bei
P.apiermaschinenanlagen vor oder hinter dem Glättwerk angeordnet sein, jedoch sind
allgemein auch andere Anordnungen möglich.
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Die Merkmale der Erfindung sind aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen
sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. i eine Längsansicht
des Wasserverteilungsrohres mit dem Luftverteilungsrohr und der Anordnung der Düsensprühköpfe,
Fig. 2 den Schnitt A-A der Fig. i, Fig. 3 den Schnitt B-B der Fig. i, Fig. 4. in
vergrößertem Maßstabe den bereits in der Fig. i für die am weitesten rechts angeordnete
Düse verwendeten Schnitt, Fig.5 die Seitenansicht der Anordnung der Vorrichtung
nach seinem Glättwerk vor dem Papieraufroller, und Fig. 6 die um 9o° gedrehte Ansicht
der Vorrichtung nach der Erfindung mit dem unter Flur angeordneten Gebläse und Filter.
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Durch das Rohr i und den Absperrhahn :2 gelangt der z. B. von dem
Drehkolbengebläse geförderte Luftstrom an dem Manometer 3 vorbei in das Luftverteilungsrohr
4, das nach der Zeichnung einseitig gespeist ist, aber bei besonders breiten Maschinen
vorteilhafterweise von mehreren Stellen, z. B. den beiden Stirnseiten aus, gespeist
wird.
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An das Luftverteilungsrohr 4 sind über nicht, veranschaulichte Tüllen
Gummischläuche oder ein anderes flexibles Rohr 5, 6, 7, 8 angeschlossen; die Zahl
dieser Anschlüsse ist beliebig, richtet sich aber insbesondere nach der jeweiligen
Arbeitsbreite der zu befeuchtenden Bahn. Vorzugsweise sind die Schlauchanschlüsse
in bestimmten gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Die Schläuche sind
je mit einer Schlauchtülle 9 an dem Lufthähnchen io verbunden, das seinerseits mit
dem Düsenkopf i i vereinigt ist. Vergleiche hierzu und weiter insbesondere die vergrößerte
Schnittdarstellung nach der Fig. 4.
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Der Lufthahn io dient in erster Linie dazu, durch Drosselung der Luft
die Flüssigkeitsmenge für den betreffenden Düsenkopf gegebenenfalls bis Null zu
regulieren. Der Düsenkopf weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei unter
einem bestimmten Winkel angeordnete Wasserdüsen 12, 13 auf. Diese Wasserdüsen 12,
13 werden jewei,ls außen von einer Luftdüse 14 bzw. 15 umgeben, deren Ringraum
sich zum Mantel der Wasserdüse hin verjüngt. Die Wasserdüse, z. B. 12, wird mit
ihrem hinteren Ende 16 in den Düsenkopf eingeschraubt. Ein mittlerer Teil 17 des
Mantels der Wasserdüse, z. B. 12, ist von einer ringförmigen Luftkammer 18 umgeben,
die einerseits mit dem Zufuhrkanal r9 im Düsenkopf und andererseits über den vierfach
gedrallten Luftrotor 2o mit der Kammer 21 der Luftdüse 14 verbunden ist. Der vierfach
gedrallte Rotor versetzt den zugeführten Luftstrom in eine drehende Bewegung und
treibt diesen längs des Mantels der Wasserdüse zur Luftdüse 14, wo der Luftstrom
in drehender Bewegung austritt und die ein kurzes Stück vorspringende Wasserdüse
kreisend umhüllt, um schließlich vor der Wasserdüse wieder zusammenzulaufen und
hier die erstrebte Saugwirkung für die Wasserdüse erzeugt.
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Der vierfach gedrallte Rotor 2o umfängt mit Gleitsitz den Mantel 17
der Wasserdüse und sitzt lösbar fest im zylindrischen Mantel 22 der Luftdüse, der
seinerseits im Düsenkopf i i eingeschraubt ist und von einer Gegenmutter 23 gesichert
wird.
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Bohrungen, z. B. 24, im Mantel 22 dienen in bekannter Weise dem Heraus-
und Hereinschrauben des Mantels.
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Die Wasserdüse 12 ist über ihren Kanal 25 an weitere Kanäle 26, 27
im hinteren Teil des Düsenkopfes angeschlossen und weiter über Nippel, z. B. 28,
29 (vgl. wieder Fig. i, rechter Düsienkopf sowie F_ ig. 2), mit dem Saugrohr
30 verbunden.
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Das Saugrohr 30 mündet in einem kurzen Abstand von der tiefsten
Zone des Wasserverteilungsrohres 31 entfernt. Das Wasserverteilungsrohr, dessen
Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser des Luftverteilungsrohres,
trägt über die Nippel, z. B. 2.8, 29, die Düsenköpfe, z. B. i i. Das Wasserverteilungsrohr
wird nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel einseitig gespeist; von einer bestimmten
Arbeitsbreite aus empfiehlt es sich, zweiseitige Speisungen an diametralen Stellen
vorzunehmen.
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Die Speisung des Wasserverteilungsrohres 31 geschieht über das Druckausgleichsgefäß
32 (Fig. 3). Das Druckausgleichsgefäß ist durch eine Rohrschelle 33 (Fig. 3) über
die Verstellvorrichtung 34 mit dem Wasserverteilungsrohr lösbar fest verbunden.
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Die Verstellvorrichtung 34 weist einen Bügel 35 auf, in dessen einander
gegenüberliegenden Schenkeln 36, 37 eine drehbare Schraubenspindel 38 gelagert ist,
die mittels eines Handrades 39 betätigt wird und eine auf ihr laufende Mutter 40
axial verschiebt. Die Mutter trägt einen Ansatz 41, an welchem das Druckausgleichsgefäß
32 fest angebracht ist.
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Das Druckausgleichsgefäß 32 dient dazu, den Druck des zuströmenden
flüssigen Mediums so zu wandeln, daß es drucklos dem Wasserverteilungsrohr zufließt.
Zu diesem Zweck weist das Druckausgleichsgefäß
eine Schwimmerkugel
42 auf, die über ein Gelenkgestänge 43 mit dem Ventil 44 verbunden ist, welches
die Menge des zufließenden Mediums reguliert.
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Das drucklose Flüssigkeitsmedium fließt aus dem Druckausgleichsgefäß
32 durch die Tülle 45 über einen nicht dargestellten Schlauch od. dgl., ferner durch
die Tülle 46 in das mit dieser verbundene Wasserverteilungsrohr 31. Der jeweilige
Wasserstand in diesem Rohr 31 richtet sich nach der eingestellten Höhe des Druckausgleichsgefäßes
32 mit Bezug auf das Verteilungsrohr 31. Das Wasserverteilungsrohr 31 ist
ferner mit einem einstellbaren Überlaufrohr 47 ausgerüstet. Die Einstellung erfolgt
mittels einer gerändelten Mutter 48. Das Rohr ist mit nicht veranschaulichten Einstellmarken
versehen.
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Die Lage der Mündung 49 des Wasserstandrohres 47 innerhalb des Verteilungsrohres
31 bestimmt die Höhe des Spiegels der in diesem Rohr befindlichen Flüssigkeit. Diese
Wasserstandshöhe wird kontinuierlich aufrechterhalten, durch Einstellung der Höhe
des Ausgleichsgefäßes 32 zum Wasserverteilungsrohr 31. Die Einstellung wird mittels
der in Fig. 3 veranschaulichten Einstellung bewirkt. Bei niedrigem Wasserstand im
Verteilungsrohr 31 muß das Gefäß 32 niedrig, bei hohem Wasserstand entsprechend
hoch eingestellt werden. Sprühen die Düsenköpfe i i keine Flüssigkeitsmenge mehr
aus, so -wird das schwimmergesteuerte Ventil 42, 44 selbsttätig in der vorbestimmten
Höchstlage der Schwimmerkugel automatisch geschlossen und hierdurch die von dem
Überlaufrohr 47 bestimmte Höhe des Spiegels der Flüssigkeit im Verteilungsrohr 31
gewährleistet: Das Druckausgleichsgefäß 32, die Verteilung zwischen ihm und dem
Wasserverteilungsrohr 31 und dieses Rohr stellen ein System kommunizierender Röhren
dar.
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Bei der Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 5
und 6 ruht auf einer Fundamentschiene So ein Glättwerk 51 für Papierbahnen sowie
ein Roller 52, dessen Ständer nicht veranschaulicht ist. Zwischen Glätter und Roller
läuft die Papierbahn 53, die von der Vorrichtung nach der Erfindung besprüht wird.
Die Vorrichtung, die mit der Sammelziffer 54 bezeichnet ist, befindet sich zwischen
Glättwerk und Roller.
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Im Unterflurraum 55 (vgl. Fig. 6) ist ein Drehkolbengebläse 56 mit
Ansaugstutzen 57 auf einem Sockel 58 angeordnet. Seine Druckleitung
59 ist mit einem Überströmhahn 6o, einem Sicherheitsventil 61 und einem Manometer
62 ausgestattet und führt weiter zu einem Luftfilter 63. Von hier gelangt die Luft
über die Leitung i zum Hahn 2 (vgl. Fig. i).
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Das flüssige Medium, z. B. Wasser, strömt über ein Ventil 64, einen
Filter 65, ein weiteres Ventil 66 einmal in das Rohr 67 und zum anderen in das Rohr
68. Aus diesen Rohren gelangt das Medium über die Ventile 69 bzw. 70 in das
Druckausgleichsgefäß 32, von dort über je einen Schlauch 71 bzw. 72 und die
Schlauchtüllen 46 bzw. 73 zum Wasserverüeilungsrohr 31. Die Vorrichtung nach der
Erfindung arbeitet folgendermaßen: Zum Befeuchten der vom Glättwerk zum Roller laufenden
Papierbahn 53 wird die zum Ansaugen dienende Luft in dem Drehkolbengebläse 56 über
die verschiedenen Leitungen und durch den Luftfilter 63 zu dem Luftverteilungsrohr
4 gedrückt.
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Das zu zerstäubende flüssige Medium wird über den Flüssigkeitsfilter
65 und die verschiedenen Rohrleitungen sowie über die Druckausgleichsgefäße in das
Wasserverteilungsrohr 31 geführt.
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Die Menge der zu zerstäubenden Flüssigkeit wird mittels des Überlaufs
47 und mittels der Druckausgleichsgefäße 32 sowie mittels der Verstelleinrichtung
34, wie weiter oben beschrieben, nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren einreguliert.
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Ist die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Wasserverteilungsrohr
niedrig, so ist die zu zerstäubendeFlüssigkeitsmenge verhältnismäßig klein; bei
Hebung des Flüssigkeitsspiegels im Verteilungsrohr 31 durch entsprechende Einstellung
des Überlaufrohres 47 wird unter sonst gleichen Bedingungen die für die Zerstäubung
zur Verfügung stehende Menge entsprechend größer.
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Das Versprühen der Flüssigkeit wird mit Hilfe des vom Gebläse zum
Luftverteilungsrohr geförderten Luftstromes bewirkt. Wird dieser Luftstrom z. B.
mittels des Hahnes 2 gedrosselt, so nimmt die Menge der versprühten Flüssigkeit
einheitlich für alle Düsenköpfe ab. Um eine individuelle Regulierung der versprühten
Menge pro Düsenkopf zu erreichen, werden die jeder Düse vorgeschalteten Hähne io
betätigt.
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Die Beaufschlagung der zu besprühenden Papierbahn od. dgl. durch die
Sprühströme kann außerdem durch Änderung der Einstellung der Düsen beeinflußt werden.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt durch die verschiedenen
Regelmöglichkeiten eine sehr vielgestaltige und sehr genaue Steuerung des zu versprühenden
Flüssigkeitsmediums in weiten Grenzen, und zwar sowohl für den einzelnen Sprühkopf
als auch für eine ganze Reihe von Sprühköpfen. Die praktisch druckfreie Regulierung
des Wassers erlaubt verhältnismäßig weite Führungsquerschnitte für die zu versprühende
Flüssigkeit, -so daß die Gefahr der Verstopfung dieser Kanäle durch Fremdkörperablagerungen
od. dgl. vermieden ist.