EP1891259B1 - Düsenbalken mit mitteln zur einstellung der arbeitsbreite sowie verfahren zur einstellung der arbeitsbreite eines düsenstreifens - Google Patents

Düsenbalken mit mitteln zur einstellung der arbeitsbreite sowie verfahren zur einstellung der arbeitsbreite eines düsenstreifens Download PDF

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EP1891259B1
EP1891259B1 EP06706252A EP06706252A EP1891259B1 EP 1891259 B1 EP1891259 B1 EP 1891259B1 EP 06706252 A EP06706252 A EP 06706252A EP 06706252 A EP06706252 A EP 06706252A EP 1891259 B1 EP1891259 B1 EP 1891259B1
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jet
nozzle
liquid
length
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EP1891259A1 (de
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Ulrich MÜNSTERMANN
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Truetzschler Nonwovens GmbH
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Fleissner GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/20—Arrangements of several outlets along elongated bodies, e.g. perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/16—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening having selectively- effective outlets
    • B05B1/1627—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening having selectively- effective outlets with a selecting mechanism comprising a gate valve, a sliding valve or a cock
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/04—Needling machines with water jets

Definitions

  • the invention relates to a nozzle bar with means for adjusting the working width and a method for adjusting the working width of a nozzle strip.
  • the nozzle bar is located on a device for producing liquid jets for treating fibers of a web guided along the nozzle bar.
  • the beam consists of an over the working width of the fibrous web extending upper part and a liquid-tight attached thereto lower part, wherein in the upper part over the length of the beam, a pressure chamber is arranged, the fluid under pressure, for example, the front side is supplied.
  • a pressure distribution chamber is provided after an intermediate wall, which is connected to the pressure chamber via disposed in the intermediate wall fluid flow holes, wherein on the lower part a nozzle strip is mounted with the holes for the nozzle liquid.
  • the nozzle strip ensures the production of water jets, which are generated with a pressure of up to 1,000 bar.
  • a nozzle strip is sheet metal strips about 1 millimeter thick and about 1 inch (25.4 millimeters) wide.
  • the length of the nozzle strip, which runs over the entire web width, is about 300 to 500 millimeters larger than the web width depending on the design.
  • the nozzle-provided length of the nozzle strip usually corresponds to the web width plus 50 millimeters.
  • the diameter of the holes in the nozzle strip is between 0.08 and 0.2 millimeters. The edge of a hole in the water inlet must be worked very precisely to ensure a cleanly discharged jet of water.
  • the jet of water should remain bundled until it hits the web, as it is the only way to get the full kinetic energy into the fabric of the web to be processed bring in and thus cause in the web an optimal change in position of the individual fibers or filaments.
  • the nonwoven is solidified in the desired manner and optionally also influenced in its structure.
  • a production plant for the treatment of fibers of a web guided along a nozzle bar must be able to operate so flexibly that it can process a wide variety of customer orders.
  • the goods to be produced may require a wide variety of working widths.
  • nozzle strips with corresponding hole widths are used. This has the disadvantage of high investment, since the production of the nozzle strips is very expensive.
  • the object of the present invention is to provide a nozzle beam and a corresponding method on a device for producing liquid jets for the treatment of fibers of a guided along the nozzle beam web, which allow easy and cost-effective adjustment of the working width.
  • the object is achieved by a nozzle bar according to claim 1 and a corresponding method.
  • the nozzle bar according to the invention is located on a device for producing finest liquid jets for hydrodynamic jet exposure of fibers of a run along the nozzle beam web and consists of an over the working width of the web extending upper part and a lower part, wherein in the upper part over the length of the nozzle beam a Pressure chamber is arranged, which under the. Compressive liquid is supplied, and in parallel to the lower part of a pressure distribution chamber is provided, which terminates in a liquid outlet slot. Below the liquid outlet slot, a nozzle strip and, viewed in the direction of flow of the water jets, an easily detachable so-called mask strip are mounted in a liquid-tight manner directly above it.
  • a nozzle strip with maximum jet width is used on a nozzle bar. Now, if a smaller beam width is desired, viewed in the direction of flow of the water jets before the nozzle strip, a mask strip is mounted, which covers the unnecessary nozzle holes in the outer regions of the nozzle strip.
  • An adaptation of the beam width to the working width for the web also has the advantage that only as much energy is used in the process as required. Otherwise, the energy consumption increases with the beam width.
  • Adapted beam widths also protect the web-carrying components and reduce the spray water in the system, which reduces the process water discharge from the closed water cycle.
  • the mask strip has a slot-shaped recess which is smaller than the length of the row of nozzle outlet openings of the nozzle strip, wherein the slot-shaped recess is arranged above the row of nozzle outlet openings in the nozzle strip, that part of the row of nozzle outlet openings is released ,
  • the masking strip is preferably made of a plastic, metal, ceramic or composites with rubber coating.
  • the necessary contour of the mask strip can be generated, for example, by means of a laser cutting method.
  • the mask strip is thus inexpensive to produce, and with a nozzle bar comprising a nozzle strip and an easily replaceable mask strip, the flexibility of the nozzle beam for different working widths is thus ensured in a simple and cost-saving manner.
  • Another advantage is that this type of embodiment of a nozzle beam can be implemented immediately, that is, without costly conversion measures, even on existing systems.
  • the housing of the nozzle bar in FIG. 1 consists of an upper part 1, which is bolted to a lower part 2 often over its length by screws, not shown from below.
  • the upper part 1 has along two bores 4 and 5, of which the upper is the pressure chamber 4 and the lower the pressure distribution chamber 5. Both chambers 4 and 5 are screwed liquid-tight at one end face by cover 6 and 7.
  • the pressure chamber 4 On the other housing end wall 15, the pressure chamber 4 has an opening 3, through which the liquid introduced under a pressure of up to 1,000 bar is introduced.
  • the two chambers 4 and 5 are separated by an intermediate wall 8. Over the length of the nozzle beam connects a large number of flow holes 9 in the intermediate wall 8, the two chambers 4 and 5, so that the liquid flowing into the pressure chamber 4 flows evenly distributed over the length in the pressure distribution chamber 5.
  • the pressure distribution chamber 5 is open at the bottom, by a comparison with the diameter of the bore of the pressure distribution chamber 5 narrow liquid exit slot 10 which extends along the nozzle beam and a nozzle strip 14 disposed below the liquid exit slot 10.
  • the longitudinal extent of the liquid outlet slot 10 is determined by the partial length of the nozzle strip 14, which is not covered by the mask strip 18 immediately in front of the flow direction.
  • the lower part 2 is screwed liquid-tight respectively by further cover 16 and 17.
  • FIG. 2 shows a detail not drawn to scale on the nozzle strip 14 and the mask strip 18 from FIG. 1 , X denotes the perforated length of the nozzle strip 14 and X 'the reduced length of the recess in the mask strip 18.
  • the vertical arrow indicates the direction of flow of the water jets.
  • FIG. 3 makes a section along the line C - C FIG. 1 with the view of the front side of the nozzle strip 14.
  • FIG. 4 a section along the line C - C after FIG. 1 shown with the view of the front side of the mask strip 18 with a recess 19.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenbalken mit Mitteln zur Einstellung der Arbeitsbreite sowie ein Verfahren zur Einstellung der Arbeitsbreite eines Düsenstreifens.
  • Der Düsenbalken befindet sich an einer Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn. Der Balken besteht aus einem sich über die Arbeitsbreite der Faserbahn erstreckenden Oberteil und einem flüssigkeitsdicht daran befestigten Unterteil, wobei in dem Oberteil über die Länge des Balkens eine Druckkammer angeordnet ist, der die unter Druck stehende Flüssigkeit beispielsweise stirnseitig zugeführt wird. Parallel dazu ist nach einer Zwischenwandung eine Druckverteilkammer vorgesehen, die mit der Druckkammer über in der Zwischenwandung angeordnete Flüssigkeitsdurchflussbohrungen verbunden ist, wobei an dem Unterteil ein Düsenstreifen mit den Bohrungen für die Düsenflüssigkeit gelagert ist.
  • Der Düsenstreifen sorgt für die Herstellung der Wasserstrahlen, die mit einem Druck von bis zu 1.000 bar erzeugt werden. Bei einem solchen Düsenstreifen handelt es sich um Blechstreifen von ungefähr 1 Millimeter Dicke und ungefähr 1 Zoll (25,4 Millimeter) Breite. Die Länge des Düsenstreifens, der über die ganze Warenbahnbreite verläuft, ist je nach Ausführung circa 300 bis 500 Millimeter größer als die Warenbahnbreite. Die mit Düsen versehene Länge des Düsenstreifens entspricht üblicherweise der Warenbahnbreite plus 50 Millimeter. Der Durchmesser der Bohrungen im Düsenstreifen liegt zwischen 0,08 und 0,2 Millimeter. Die Kante einer Bohrung am Wasserzulauf muss sehr exakt gearbeitet sein, um einen sauber austretenden Wasserstrahl gewährleisten zu können. Der Wasserstrahl soll gebündelt bleiben, bis er auf die Warenbahn trifft, da er nur so die volle kinetische Energie in das zu bearbeitende Vlies der Warenbahn einbringen und somit im Vlies eine optimale Lageänderung der einzelnen Fasern bzw. Filamente hervorrufen kann. Durch diesen Effekt der Lageänderung wird das Vlies in gewünschter Weise verfestigt und wahlweise auch in seiner Struktur beeinflusst.
  • Bei Maschinen mit einer derzeit marktgängigen Arbeitsbreite von 3,6 Meter ergibt sich nach der oben angegebenen Auslegung eine Wasserstrahlbreite von 3.650 Millimetern. Bei einer Düsenteilung von 40 hpi (holes per inch) hat ein solcher Düsenstreifen insgesamt 5.748 Düsenbohrungen, bei der jede einzelne Bohrung eine Prüfung auf 100%ige Funktionstüchtigkeit bestehen muss. Im Versagensfall zeigt sich sofort eine Fehlstelle auf der produzierten Ware, die dadurch entweder zu Ausschuss wird oder aber zumindest verminderte Qualität aufweist. Diese besonderen Anforderungen an einen Düsenstreifen schlagen sich in erhöhten Fertigungskosten und damit hohen Bauteilkosten nieder.
  • Eine Produktionsanlage zur Behandlung von Fasern einer entlang eines Düsenbalkens geführten Warenbahn muss darüber hinaus so flexibel zu betreiben sein, dass damit unterschiedlichste Kundenaufträge bearbeiten werden können. Die zu produzierenden Waren können verschiedenste Arbeitsbreiten erforderlich machen. Um die unterschiedlichen Arbeitsbreiten auf der Wasserstrahlvernadelungsmaschine fahren zu können, werden nach heutigem Stand der Technik Düsenstreifen mit entsprechenden Lochungsbreiten eingesetzt. Das hat den Nachteil hoher Investitionen, da die Fertigung der Düsenstreifen sehr kostenintensiv ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Düsenbalken sowie ein entsprechendes Verfahren an einer Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn bereitzustellen, die einfache und kostengünstige Einstellung der Arbeitsbreite ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Düsenbalken gemäß Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Düsenbalken befindet sich an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn und besteht aus einem sich über die Arbeitsbreite der Bahn erstreckenden Oberteil und einem Unterteil, wobei in dem Oberteil über die Länge des Düsenbalkens eine Druckkammer angeordnet ist, der die unter. Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, und parallel dazu in dem Unterteil eine Druckverteilkammer vorgesehen ist, die in einem Flüssigkeitsaustrittsschlitz ausläuft. Unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes sind ein Düsenstreifen und in Fließrichtung der Wasserstrahlen betrachtet unmittelbar darüber ein leicht lösbarer so genannter Maskenstreifen flüssigkeitsdicht gelagert. Vom Maskenstreifen wird ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens abgedeckt und ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens wird frei gegeben, wobei aus den vom Maskenstreifen frei gegebenen Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens eben so viele Fluidstrahlen austreten und einen dichten Flüssigkeitsvorhang erzeugen.
  • Erfindungsgemäß wird an einem Düsenbalken ein Düsenstreifen mit maximaler Strahlbreite eingesetzt. Wenn nun eine geringere Strahlbreite gewünscht wird, wird in Fließrichtung der Wasserstrahlen betrachtet vor dem Düsenstreifen ein Maskenstreifen montiert, der die nicht benötigten Düsenbohrungen in den äußeren Breichen des Düsenstreifens abdeckt.
  • Eine Anpassung der Strahlbreite an die Arbeitsbreite für die Warenbahn hat auch den Vorteil, dass nur soviel Energie im Prozess wie erforderlich eingesetzt wird. Anderenfalls steigt der Energieverbrauch mit der Strahlbreite an. Angepasste Strahlbreiten schonen darüber hinaus die Warenbahn führende Bauteile und vermindern das Spritzwasseraufkommen in der Anlage, wodurch der Prozesswasseraustrag aus dem geschlossenen Wasserkreislauf vermindert wird.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Maskenstreifen eine schlitzförmige Aussparung auf, die kleiner als die Länge der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens ist, wobei die schlitzförmige Aussparung dergestalt über der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen im Düsenstreifen angeordnet ist, dass ein Teil der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen frei gegeben wird.
  • Der Maskenstreifen wird vorzugsweise aus einem Kunststoff, Metall, Keramik oder aus Verbundwerkstoffen mit Gummierung hergestellt. Die notwendige Kontur des Maskenstreifens lässt sich beispielsweise mittels Laserschneidverfahren erzeugen. Der Maskenstreifen ist somit günstig herstellbar, und mit einem Düsenbalken, der einen Düsenstreifen sowie einen leicht auswechselbaren Maskenstreifen umfasst, wird somit auf einfache und Kosten sparende Weise die Flexibilität des Düsenbalkens für verschiedene Arbeitsbreiten gewährleistet.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Art der Ausgestaltung eines Düsenbalkens sofort, das heißt ohne aufwändige Umbaumaßnahmen, auch an bereits bestehenden Anlagen umgesetzt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßer Düsenbalken wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch einen üblichen Düsenbalken,
    Fig. 2
    eine Detailansicht auf den Düsenstreifen und den Maskenstreifen aus Figur 1,
    Fig. 3
    einen Schnitt entlang der Linie C - C nach Figur 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Düsenstreifens,
    Fig. 4
    einen Schnitt entlang der Linie C - C nach Figur 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Maskenstreifens.
  • Das Gehäuse des Düsenbalkens in Figur 1 besteht aus einem Oberteil 1, das mit einem Unterteil 2 vielfach über seine Länge durch nicht dargestellte Schrauben von unten verschraubt ist. Das Oberteil 1 weist längs zwei Bohrungen 4 und 5 auf, von denen die obere die Druckkammer 4 und die untere die Druckverteilkammer 5 ist. Beide Kammern 4 und 5 sind an der einen Stirnseite durch Deckel 6 und 7 flüssigkeitsdicht verschraubt. An der anderen Gehäusestirnwand 15 weist die Druckkammer 4 eine Öffnung 3 auf, durch die die unter einen Druck von bis zu 1.000 bar gesetzte Flüssigkeit eingeführt wird. Die beiden Kammern 4 und 5 sind durch eine Zwischenwandung 8 voneinander getrennt. Über die Länge des Düsenbalkens verbindet eine große Anzahl von Durchflussbohrungen 9 in der Zwischenwandung 8 die beiden Kammern 4 und 5, so dass die in die Druckkammer 4 einströmende Flüssigkeit gleichmäßig verteilt über die Länge in die Druckverteilkammer 5 ausströmt. Die Druckverteilkammer 5 ist nach unten offen, und zwar durch einen gegenüber dem Durchmesser der Bohrung der Druckverteilkammer 5 schmalen Flüssigkeitsaustrittsschlitz 10, der sich längs des Düsenbalkens und eines unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes 10 angeordneten Düsenstreifens 14 erstreckt. Die Längserstreckung des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes 10 wird bestimmt durch die Teillänge des Düsenstreifens 14, die nicht durch den in Fließrichtung unmittelbar davor befindlichen Maskenstreifen 18 abgedeckt wird. Fluchtend mit den Deckeln 6 und 7 bzw. der gegenüberliegenden Gehäusestirnwand 15 ist das Unterteil 2 jeweils durch weitere Deckel 16 und 17 flüssigkeitsdicht verschraubt.
  • Die Figur 2 zeigt eine nicht maßstabsgetreue Detailansicht auf den Düsenstreifen 14 und den Maskenstreifen 18 aus Figur 1. Es bezeichnen X dabei die gelochte Länge des Düsenstreifens 14 und X' die reduzierte Länge der Aussparung im Maskenstreifen 18. Der vertikal verlaufende Pfeil deutet die Fließrichtung der Wasserstrahlen an.
  • Die Figur 3 stellt einen Schnitt entlang der Linie C - C nach Figur 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Düsenstreifens 14 dar.
  • Entsprechend ist in der Figur 4 ein Schnitt entlang der Linie C - C nach Figur 1 mit der Ansicht der Stirnseite des Maskenstreifens 18 mit einer Aussparung 19 dargestellt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Oberteil
    2
    Unterteil
    3
    Öffnung
    4
    Druckkammer
    5
    Druckverteilkammer
    6
    Deckel
    7
    Deckel
    8
    Zwischenwandung
    9
    Durchflussbohrung
    10
    Fiüssigkeitsaustrittsschlitz
    14
    Düsenstreifen
    15
    Gehäusestirnwand
    16
    Deckel
    17
    Deckel
    18
    Maskenstreifen
    19
    Aussparung

Claims (4)

  1. Düsenbalken mit Mitteln zur Einstellung der Arbeitsbreite an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens geführten Bahn, der aus einem sich über die Arbeitsbreite der Bahn erstreckenden Oberteil (1) und einem Unterteil (2) besteht, wobei
    a) in dem Oberteil (1) über die Länge des Düsenbalkens eine Druckkammer (4) angeordnet ist, der die unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, und
    b) parallel dazu in dem Unterteil (2) eine Druckverteilkammer (5) vorgesehen ist, die in einem Flüssigkeitsaustrittsschlitz (10) ausläuft,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    c) unterhalb des Flüssigkeitsaustrittsschlitzes (10) ein lösbar angeordneter Maskenstreifen (18) und ein Düsenstreifen (14) flüssigkeitsdicht gelagert sind, wobei vom Maskenstreifen (18) ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) abgedeckt und ein Teil der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) frei gegeben werden und wobei aus den vom Maskenstreifen (18) frei gegebenen Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) eben so viele Fluidstrahlen austreten und einen dichten Flüssigkeitsvorhang erzeugen.
  2. Düsenbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenstreifen (18) eine schlitzförmige Aussparung (19) der Länge (X') aufweist, die kleiner als die Länge (X) der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen des Düsenstreifens (14) ist, wobei die schlitzförmige Aussparung (19) dergestalt über der Reihe der Düsenaustrittsöffnungen im Düsenstreifen (14) angeordnet ist, dass ein Teil der Reihe Düsenaustrittsöffnungen entlang der Länge (X') frei gegeben wird.
  3. Düsenbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenstreifen (18) aus einem Kunststoff, Metall, Keramik oder aus Verbundwerkstoffen mit Gummierung gefertigt ist.
  4. Verfahren zur Einstellung der Arbeitsbreite an einer Vorrichtung zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur hydrodynamischen Strahlbeaufschlagung von Fasern einer entlang des Düsenbalkens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 geführten Warenbahn, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der gewünschten Arbeitsbreite ein entsprechender Maskenstreifen (18) eingesetzt wird, der eine kleinere Länge (X') der mit Düsenaustrittsöffnungen gelochten größeren Länge (X) des Düsenstreifens (14) frei gibt.
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