EP3129538B1 - Düsenbalken und verfahren - Google Patents

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EP3129538B1
EP3129538B1 EP15716752.9A EP15716752A EP3129538B1 EP 3129538 B1 EP3129538 B1 EP 3129538B1 EP 15716752 A EP15716752 A EP 15716752A EP 3129538 B1 EP3129538 B1 EP 3129538B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
jet
fluid
disposed
jacket
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP15716752.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3129538A1 (de
Inventor
Christian Richter
Anton Mooshammer
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Autefa Solutions Germany GmbH
Original Assignee
Autefa Solutions Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Autefa Solutions Germany GmbH filed Critical Autefa Solutions Germany GmbH
Publication of EP3129538A1 publication Critical patent/EP3129538A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3129538B1 publication Critical patent/EP3129538B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • 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
    • 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—Perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor
    • B05B1/202—Perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor comprising inserted outlet elements
    • 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
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/492—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres by fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a nozzle beam and a method for a fluid jet treatment device, in particular water jet bonding device having the features in the preamble of the method and device main claim.
  • a nozzle beam for a hydroentanglement apparatus which has a tubular housing with a housing jacket and a slot-like, axial jacket opening there. Inside the housing and over the shell opening a flat nozzle strip is arranged. The water jets emerging here are directed further through the jacket opening and, after leaving the opening mouth, to a material web to be consolidated. The achievable in practice with such nozzle bars results are not optimal.
  • the GB 2 319 266 A shows a nozzle bar with a flat nozzle strip having upturned side edges and is arranged outside and below the shell opening of the housing shell.
  • the DE 20 2010 009 563 U1 teaches a nozzle strip having a substantially rectangular cross-section which has at the top an elongated recess with a very small depth of 0.5 mm.
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • the claimed nozzle technology ie the nozzle beam and the Bedüsungsclar and the nozzle strip have several advantages. On the one hand, a much better beam guidance and beam effect can be achieved.
  • the exiting fluid jets in particular jets of water, can be tightly and sharply focused.
  • the free jet length is shortened until it hits the material web to be treated, in particular to be consolidated. This leads to a reduction Divergenzerscheinept and to optimize the introduced on the web beam energy. Diffuser effects and associated energy losses can be largely avoided.
  • the exit point of the fluid or water jets can be placed on the nozzle bar further outward, whereby in the aforementioned manner, the free jet length is shortened.
  • the improved beam guidance also allows an arrangement and alignment of nozzle bars and exiting fluid or water jets, which were previously not possible.
  • the exiting fluid or water jets can be directed from bottom to top, allowing a denser nozzle beam arrangement on the web and a more compact design of the hydroentanglement apparatus.
  • a number of rows of fine nozzle openings can be arranged next to one another on a nozzle strip.
  • the radiance can be increased.
  • the exiting water or jet jets do not interfere with each other.
  • the claimed nozzle design can improve the constancy of high pressure exiting fluid jets.
  • a perforated cover on the nozzle body can also increase the quality. The solidification effect which can be achieved with the nozzle technology according to the invention can thus be substantially improved and optimized compared to the prior art.
  • the person skilled in the design and arrangement of the nozzle beam has a greater range of variation and design than in the prior art. He can e.g. minimize the free jet length in the mentioned manner or leave the free jet length in the same size as in the prior art and for this increase the distance between the nozzle bar and the material web.
  • the thickness of the housing shell is no longer or hardly any more in the free jet length.
  • the trough-like cross-sectional shape of the nozzle strip improves the compression and pressure effect inside the housing.
  • guide means can distribute the supplied fluid better and ensure constant pressures over the nozzle length and at the jet outlet openings.
  • the claimed nozzle technique also results in a significant reduction in fluid consumption on the hydroentanglement apparatus. Overall, the latter can be optimized in space requirements and in performance, which also reduces the cost and on the other hand, the profitability over prior art designs increases significantly. Favorable is also the thanks to the claimed nozzle technology improved sealing technology.
  • the invention relates to a nozzle bar (10) and a spraying method for a fluid jet treatment apparatus (1).
  • the invention further relates to a fluid jet treatment apparatus (1) having one or more such nozzle bars (10) and a method for fluid jet treatment of a material web (2).
  • the fluid is preferably water. It may alternatively be another liquid.
  • the fluid is preferably water. It may alternatively be another liquid.
  • reference will be made to water and to a water jet treatment, the technical teaching with corresponding adaptation also applying to other liquids.
  • the water jet treatment and the water jet treatment device (1) can relate to the solidification of a material web (2). They may alternatively concern a surface treatment, in particular a finish, or other treatments of a material web (2).
  • a method of hydroentanglement and a hydroentangling apparatus (1) will be described. The technical teaching applies with appropriate adaptation for other water jet treatments and applications.
  • the hydroentanglement apparatus (1) and the method are also referred to as spunlace or hydroentanglement.
  • the material web (2) can be made of any material which can be treated with water jets (5), in particular solidifiable.
  • the material web (2) consists of textile fibers, in particular natural fibers and / or synthetic fibers in cut short form (so-called staple fiber) or in long form (so-called tow). It is preferably designed as a nonwoven nonwoven web. Such a non-woven fabric is sometimes referred to as a batt.
  • FIG. 2 the compaction effect of the material web (2) entering through hydroentanglement is indicated schematically. alternative are also other textile, such as woven, webs (2) possible.
  • the transport device (27) has, for example rollers for guiding and possibly also for driving the material web (2). In FIG. 1 Such rollers are shown schematically and only partially.
  • a carrier (3) is provided for the support of the material web (2) in the hydroentanglement and during transport.
  • This can have a flat or curved shape.
  • the carrier (3) may also have a plurality of passage openings. He can e.g. be designed as a sieve belt, screen jacket or grid.
  • the carrier (3) is formed by adjacent rollers (29) and their screen jacket.
  • FIG. 2 schematically the possibility of at least partially planar screen belt (3) is shown, which may be dimensionally stable or bending elastic.
  • the carrier (3) may be stationary or movable.
  • FIG. 1 rotate, for example, the rollers, in particular screen rollers (29), and are equipped with appropriate drives.
  • the hydroentanglement device (1) has a jet device (8) which emits one or more, preferably a plurality of water jets (5) against the material web (2) and the underlying carrier (3). Furthermore, a suction device (4) may be present and arranged on the other side of the carrier (3) beyond the material web (2). Under said In addition to H2O, medium water also means other fluids suitable for beam hardening of a material web (2), in particular liquids.
  • the jet device (8) has a nozzle bar (10) and an in FIG. 1 schematically indicated pressure water supply (9).
  • the nozzle bar (10) can be present several times.
  • a plurality of nozzle bars (10) may be connected to a common pressurized water supply (9) or alternatively could each have its own pressurized water supply.
  • the pressurized water supply (9) the water used for beam hardening is treated and fed with pressure into the inside hollow nozzle bar (10).
  • the effluent after the material irradiation water is collected and can optionally be recycled after treatment in the circuit of the pressurized water supply (9). Alternatively, you can work with fresh water.
  • the nozzle bar (10) has an elongate bar shape and extends across the web (2). In the embodiment shown, it is arranged relatively stationary relative to the moving material web (2).
  • the nozzle bar (10) has a hollow housing (11) with an interior space (31) and a surrounding housing jacket (12).
  • the housing shell (12) may be in one piece or in several parts. He can e.g. are formed by a plurality of interconnected side walls.
  • the front side of the nozzle bar (10) is suitably closed by a lid or the like.
  • a high water pressure is built up.
  • the housing (11) may have a shaping and a water feed in any suitable design. It may, for example, be tube-like and have one or two end housing openings for water supply. Alternatively or additionally one or more shell openings for water supply possible. In the hollow interior (31) of the housing (11) may be present for the flow of water and their distribution. By means of suitable measures for generating and guiding a uniform, in particular laminar flow, it is achieved that the same water pressure prevails over the length of the nozzle strip (16) and the same exit conditions prevail at the nozzle openings (24).
  • the nozzle bar (10) can have any cross-sectional geometry.
  • the cross section is rectangular, in particular square. Alternatively, it may be rounded, in particular circular or oval. Further, any other prismatic cross-sectional shapes or the like are possible.
  • a jacket opening (13) is arranged on the side facing the material web (2). It can extend in the longitudinal direction of the nozzle bar (10).
  • the jacket opening (13) can also be present several times, e.g. in parallel arrangement.
  • the shell opening (13) can pass over the beam length in one piece or can be interrupted. It preferably has a straight and aligned along the beam axis extension.
  • a nozzle strip (16) is arranged within the housing (11) and at and preferably in the shell opening (13) . This has a trough-shaped cross-section.
  • the nozzle strip (16) is also referred to as a nozzle bar. It preferably consists of a thin-walled material.
  • FIGS. 2 to 5 illustrate the curved, omega-shaped cross-sectional geometry of the nozzle strip (16).
  • This has a central arched nozzle body (19) and possibly on its edge on one side or both sides arranged and laterally projecting Gareliata (18).
  • the latter can be designed, for example, as bent retaining flanges.
  • the shell opening (13) is slot-shaped in the exemplary embodiments shown and constitutes an opening in the housing shell (12).
  • the nozzle strip (16) preferably has a uniform cross-sectional shape over its length and is designed as a thin-walled profile (17). Preferably, it consists of metal, in particular steel or a non-ferrous metal.
  • the metal profile (17) is bent in one piece from a thin-walled sheet metal strip. Alternatively, it may be a drawn or pressed metal profile.
  • the nozzle strip (16) or the profile can also be made of a solid material machined or otherwise. Alternatively, other materials, e.g. a high-strength plastic or the like. Possible.
  • the nozzle strip (16) or the profile (17) can also be designed in several parts.
  • the nozzle body (19) has a substantially U-shaped or V-shaped cross-section.
  • the V-shaped or conical cross-section tapers in the beam emission direction (5).
  • the nozzle body (19) is hollow and open to the interior of the nozzle beam (10). It has a lateral Korpuswandung (20) and a body bottom (21) with a plurality of nozzle openings (24) for the local outlet of a water jet (5).
  • the body bottom (21) is preferably flat. He can parallel to the material web (2) or be aligned to the carrier (3).
  • the nozzle body (19) in the jacket opening (13) is sunk.
  • the holding elements (18) lie on both sides of the jacket opening (13) on the adjacent housing shell (12) and are supported here.
  • a seal (30) can be arranged below the retaining elements (18) and / or the body wall (20).
  • FIG. 2 Dashed line is also the prior art shown, in which a flat and provided with a row of holes nozzle strip on the inside of the housing shell (12) and over the shell opening (13).
  • the water jet (5) emerging from the previously known nozzle strip first has to pass through the jacket opening, which is widened in relation to the row of holes, before it exits the nozzle bar (10).
  • the housing shell (12) or the lateral housing wall has a certain wall thickness due to the high water pressure and the required strength, which is noticeable in the opening depth and the free jet length.
  • the nozzle strip (16) projects with its body bottom (21) beyond the outside edge of the jacket opening (13) and protrudes a bit beyond the outside of the beam.
  • the nozzle strip (16) can terminate flush with the outside edge of the jacket opening (13) or, if appropriate, also end in front of this edge.
  • FIG. 4 also illustrates two variants in the design of the housing shell region (12) adjacent to the jacket opening (13).
  • the outer shell side is aligned parallel to the body bottom (21).
  • the right half of the picture shows a Variant with a tapered outer shell.
  • the same lateral slope is mirror-inverted to the water jet axis (5), so that the housing shell (12) is conically formed on the outside and thickening to the shell opening (13).
  • the shell opening (13) ends at the front end in each case at a distance in front of the nozzle bar end or the local lid.
  • the jacket opening (13) can have a conical shape both in cross section and in longitudinal section and tapering towards the outside of the beam. It has sloping side walls (14) and sloping end walls (15).
  • the nozzle body (19) may have a corresponding conical shape tapering towards the outside of the beam or in the beam emission direction and having an oblique lateral body wall (20) and oblique end faces (22).
  • the end faces (22) are flush against the respectively associated and preferably flat end wall (15) or optionally on a seal (30) inserted there.
  • the lateral Korpuswandung (20) and the side walls (14) of the shell opening (13) are preferably also flat and lie flat against each other.
  • the side walls (15) thereby support the body wall (20) against the acting water pressure.
  • the cone shape is advantageous for water jet printing.
  • the width of the body floor (21) decreases, which is favorable for its strength and dimensional stability.
  • a plurality of nozzle openings (24) in the longitudinal direction of the nozzle beam (10) are lined up one behind the other.
  • one or more rows of holes (23) can be formed. Their length extends at least over the width of the material web (2).
  • FIG. 7 shows the variant with a single row of holes (23).
  • two or more rows of holes (23) may be arranged in parallel, wherein they may be aligned in the longitudinal direction concurrently or offset by the Lochungsannon to each other.
  • FIG. 6 shows an example of a longitudinal section through a nozzle opening (24) in the body bottom (21).
  • the nozzle opening (24) has, for example, an upper opening area (25) facing the hollow interior of the nozzle bar (10), which can have a cylindrical shape. This is followed in the exit direction of the water jet (5) to a lower and preferably longer opening portion (26), which widens conically in the beam direction in this embodiment.
  • the upper opening portion (25) may have a very small diameter. This may for example be in the order of 0.01 mm to 0.30 mm, preferably 0.07 mm to 0.17 mm.
  • the water jets (5) emerging from the nozzle openings (24) are directed at a suitable angle, preferably perpendicular to the material web (2), which is supported on the perforated support (3). According to the formation of the rows of holes, one or more rows of water streams are produced across the material web (2).
  • the nozzle openings (24) are arranged at a distance above the material web (2), wherein a free jet length results between the exit at the respective nozzle opening (24) and the impingement on the material web (2).
  • an in FIG. 1 schematically indicated by arrows adjusting device (34) may be arranged to change the distance.
  • the nozzle bar (10) is mounted vertically adjustable.
  • the desired free jet length of the emitted fluid jet (5) or water jet can be adjusted.
  • the impinging water jets (5) move and deform the fibers in the material web (2), compacting and solidifying the fiber composite.
  • a part of the water jets (5) is reflected by the material web (2) and the carrier (3) as spray water or water spray (7).
  • the spray water (7) may be deposited on the outside of the housing shell (12) optionally as condensation, while remaining outside the emitted water jet area.
  • the preferred embodiment with a nozzle strip (16) projecting from the jacket opening (13) or flush with the jacket outside is advantageous here.
  • FIG. 2 shows schematically the air streams (6).
  • the suction devices (4) are stationary within the rotating screen rollers (29).
  • the material web (2) is guided over two adjacent and counter-rotating screen rollers (29) and thereby solidified in several stages by means of a plurality of nozzle bars (10).
  • the nozzle bars (10) are aligned radially to the respective screen roller (29) and arranged distributed around the circumference.
  • One or more nozzle bars (10) can emit the water jets against gravity vertically or obliquely upwards. They are for example arranged on the underside of the lower screen roller (29).
  • FIG. 8 shows a variant of the housing (11) and the nozzle bar (16) and the nozzle strip.
  • the housing (11) has a housing jacket (12) with a base part (33), which is detachably fastened to the underside and in particular screwed on, which receives the jacket opening (13) and the nozzle strip (16).
  • the nozzle strip (16) has only the nozzle body (19), wherein lateral holding elements (18) is dispensed with.
  • the seals (30) for the nozzle body (19) tapering conically in the jet direction are arranged on the corresponding side walls (14) of the jacket opening (13).
  • the flat body floor (21) with the nozzle openings (24), in particular the one or more rows of holes (23) is also in this embodiment a piece over the lower edge or the mouth of the shell opening (13).
  • FIG. 8 also illustrates the arrangement of a guide (35) for the nozzle bar (16) on one or both end faces.
  • the guide (35) is formed, for example, by an axial, strip-like projection on one or both end walls (15) of the shell opening (13) and a cooperating part of the nozzle bar (16).
  • the nozzle bar (16) may have an end wall with a recess corresponding to the projection for a positive connection.
  • the projection may be distanced a bit upwards, so that the body bottom (21) gem.
  • FIG. 8 can be inserted axially under the projection.
  • FIG. 9 shows the second nozzle variant, which differs from the aforementioned first variant by a perforated cover (32) at the inlet opening of the nozzle body (19).
  • the cover (32) is formed, for example, as a perforated plate, the angled upwards, edge-side Holding elements (18) of the nozzle bar (16) can be held and secured.
  • the perforated cover (32) is located between the interior (31) of the housing (11) and the interior of the hollow nozzle body (19).
  • transverse stiffeners e.g. in the form of built-in or welded transverse ribs, be arranged in the interior of the nozzle body (19).
  • Another modification relates to the cross-sectional geometry of the shell opening (13) and the nozzle strip (16), in particular its nozzle body (19).
  • the conical shape may be provided a U-shape. Also a V-shape is possible.
  • the lower and the material web (2) facing opening portion (26) be cylindrical or conically tapered. Furthermore, a reversal of the geometries is possible, wherein the narrow, in particular cylindrical opening region is arranged on the outer side of the nozzle opening (24) facing the material web (2). He can have a short length.
  • the upper and possibly longer opening region is then formed in a suitable manner, for example conical, whereby it expands towards the hollow interior of the nozzle beam (10).
  • the hydroentanglement apparatus (1) can have a planar transport path for the material web (2) and one or more nozzle beams (10) arranged alongside one another along the transport path. These can be directed from one side, in particular from the upper side, or from both sides against the material web (2) and work with the emitted water jets (5).

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenbalken und ein Verfahren für eine Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung, insbesondere Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
  • Aus der Praxis ist ein Düsenbalken für eine Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung bekannt, der ein rohrartiges Gehäuse mit einem Gehäusemantel und einer dortigen schlitzartigen, axialen Mantelöffnung aufweist. Innenseitig im Gehäuse und über der Mantelöffnung ist ein flacher Düsenstreifen angeordnet. Die hier austretenden Wasserstrahlen werden durch die Mantelöffnung und nach Austritt an der Öffnungsmündung weiter zu einer zu verfestigenden Materialbahn gerichtet. Die in der Praxis mit solchen Düsenbalken erzielbaren Ergebnisse sind noch nicht optimal.
  • Die GB 2 319 266 A zeigt einen Düsenbalken mit einem flachen Düsenstreifen, der hochgebogene Seitenränder aufweist und außerhalb sowie unter der Mantelöffnung des Gehäusemantels angeordnet ist.
  • Die DE 20 2010 009 563 U1 lehrt einen Düsenstreifen mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der an der Oberseite eine längliche Ausnehmung mit einer sehr geringen Tiefe von 0,5 mm aufweist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Düsentechnik aufzuzeigen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
  • Die beanspruchte Düsentechnik, d.h. der Düsenbalken und das Bedüsungsverfahren sowie der Düsenstreifen haben verschiedene Vorteile. Einerseits lässt sich eine wesentlich bessere Strahlführung und Strahlwirkung erzielen. Die austretenden Fluidstrahlen, insbesondere Wasserstrahlen, können eng und scharf gebündelt werden. Zudem wird die freie Strahllänge bis zum Auftreffen auf der zu behandelnden, insbesondere zu verfestigenden Materialbahn verkürzt. Dies führt zu einer Verringerung von Divergenzerscheinungen und zu einer Optimierung der an der Materialbahn eingebrachten Strahlenergie. Diffusoreffekte und damit verbundene Energieverluste können weitestgehend vermieden werden.
  • Im Weiteren kann ein seitliches Anziehen von Kondenswasser in den Strahlaustrittsbereich am Düsenbalken vermieden werden. Auch die Einwirkungen von zurückgeworfenem Spritzwasser werden verringert. Ferner ergeben sich Verbesserungsmöglichkeiten für die Luftführung im Falle einer Wasserstrahlbehandlungsvorrichtung, die eine Saugeinrichtung jenseits der Materialbahn aufweist, welche auf die am Düsenbalken austretenden Fluid- bzw. Wasserstrahlen und auf die Umgebungsluft wirkt.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Düsenbalkens und des Düsenstreifens kann die Austrittsstelle der Fluid- bzw. Wasserstrahlen am Düsenbalken weiter nach außen gelegt werden, wodurch in der vorerwähnten Weise die freie Strahllänge verkürzt wird.
  • Die verbesserte Strahlführung erlaubt auch eine Anordnung und Ausrichtung von Düsenbalken und austretenden Fluid- bzw. Wasserstrahlen, die bislang nicht möglich waren. Insbesondere können die austretenden Fluid- bzw. Wasserstrahlen von unten nach oben gerichtet werden, was eine dichtere Düsenbalkenanordnung an der Materialbahn und eine kompaktere Bauform der Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung erlaubt.
  • An einem Düsenstreifen können dank der erfindungsgemäßen wannenförmigen Ausbildung mehrere Lochreihen von feinen Düsenöffnungen nebeneinander angeordnet sein. Hierdurch kann einerseits die Strahldichte erhöht werden. Andererseits stören sich dank der verkürzten freien Strahllänge und der Strahlenkonvergenz die austretenden Wasser- oder Düsenstrahlen nicht gegenseitig. Die beanspruchte Düsengestaltung kann die Konstanz der unter hohem Druck austretenden Fluidstrahlen verbessern. Eine gelochte Abdeckung auf dem Düsenkorpus kann sich ebenfalls qualitätssteigernd auswirken. Der mit der erfindungsgemäßen Düsentechnik erzielbare Verfestigungseffekt kann dadurch gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert und optimiert werden.
  • Weitere Vorteile bestehen in einer Verringerung der Luftverwirbelungen im Strahlaustrittsbereich zwischen Düsenbalken und Materialbahn. Die nun an der Außenseite des Düsenbalkens beginnende freie Strahllänge erlaubt andererseits eine größere Distanzierung des Düsenbalkens von der Materialbahn, was für die besagte Wirbelreduzierung von Vorteil ist.
  • Der Fachmann hat bei der Auslegung und Anordnung des Düsenbalkens eine größere Variations- und Gestaltungsbreite als beim Stand der Technik. Er kann z.B. in der genannten Art die freie Strahllänge minimieren oder die freie Strahllänge in der gleichen Größe wie beim Stand der Technik belassen und dafür den Abstand zwischen Düsenbalken und Materialbahn erhöhen. Bei der erfindungsgemäßen Düsentechnik geht die Dicke des Gehäusemantels nicht mehr oder kaum mehr in die freie Strahllänge ein. Außerdem verbessert sich durch die wannenartige Querschnittsform des Düsenstreifens der Verdichtungs- und Druckeffekt im Inneren des Gehäuses. Im Innenraum des Gehäuses können Leitmittel das zugeführte Fluid besser verteilen und für konstante Drücke über die Düsenlänge und an den Strahlaustrittsöffnungen sorgen.
  • Günstig ist auch das dank besserer Energieausnutzung verbesserte Reflexionsverhalten der Fluid- bzw. Wasserstrahlen an einem Träger für die Materialbahn. Dies verbessert den Verfestigungseffekt. Außerdem ist eine Vorbefeuchtung der Materialbahn, insbesondere einer Nonwoven-Faservliesbahn erreichbar. Die Vorbefeuchtung führt zu einem besseren Verkleben und Haften der Fasern in der Materialbahn.
  • Ferner ergibt sich als Vorteil eine Verringerung des Schleppwassers an der Materialbahn. Hierdurch können auch die von Schleppwasser ausgehenden Strahlstörungen verringert werden. Die dank der verbesserten Düsentechnik optimierte Luftführung erlaubt außerdem einen besseren Abtransport des Wassers. Besonders bei einer Strahlrichtung senkrecht oder schräg von unten nach oben kann das von der Materialbahn und vom Träger reflektierte Spritzwasser oder Sprühwasser besser weggeführt werden. Die Schwerkraftwirkung kann hierfür vorteilhaft genutzt werden.
  • Die beanspruchte Düsentechnik führt außerdem zu einer deutlichen Verringerung des Fluid- bzw. Wasserverbrauchs an der Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung. Insgesamt kann Letztere im Platzbedarf und in der Leistungsfähigkeit optimiert werden, wodurch sich auch der Kostenaufwand verringert und andererseits die Wirtschaftlichkeit gegenüber vorbekannten Konstruktionen deutlich steigt. Günstig ist außerdem noch die dank der beanspruchten Düsentechnik verbesserte Dichtungstechnik.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
    • Figur 1:
    eine Wasserstrahlverfestigungseinrichtung mit mehreren Düsenbalken in einer schematischen Ansicht,
    Figur 2:
    eine schematische Querschnittsdarstellung eines Düsenbalkens nebst Materialbahn und Träger,
    Figur 3:
    eine Draufsicht auf einen Düsenstreifen,
    Figur 4:
    einen Schnitt durch den Düsenstreifen gemäß Schnittlinie IV-IV von Figur 3 zusammen mit einem Teil des Düsenbalkens,
    Figur 5:
    einen abgebrochenen Längsschnitt durch den Düsenstreifen und den Düsenbalken am stirnseitigen Endbereich gemäß Schnittlinie V-V von Figur 4,
    Figur 6:
    einen Längsschnitt durch eine Düsenöffnung im Düsenstreifen,
    Figur 7:
    eine ausschnittsweise Draufsicht auf eine Reihenanordnung von Düsenöffnungen an einem Düsenstreifen,
    Figur 8:
    eine Variante des Düsenstreifens und
    Figur 9:
    eine weitere Variante des Düsenstreifens.
  • Die Erfindung betrifft einen Düsenbalken (10) und ein Bedüsungsverfahren für eine Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung (1). Die Erfindung betrifft ferner eine Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung (1) mit ein oder mehreren solcher Düsenbalken (10) und ein Verfahren zur Fluidstrahlbehandlung einer Materialbahn (2).
  • Das Fluid ist vorzugsweise Wasser. Es kann alternativ eine andere Flüssigkeit sein. Nachfolgend wird auf Wasser und auf eine Wasserstrahlbehandlung Bezug genommen, wobei die technische Lehre mit entsprechender Adaption auch für andere Flüssigkeiten gilt.
  • Die Wasserstrahlbehandlung und die Wasserstrahlbehandlungsvorrichtung (1) können das Verfestigen einer Materialbahn (2) betreffen. Sie können alternativ eine Oberflächenbehandlung, insbesondere ein Finish, oder andere Behandlungen einer Materialbahn (2) betreffen. Nachfolgend werden ein Verfahren zur Wasserstrahlverfestigung und eine Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) beschrieben. Die technische Lehre gilt mit entsprechender Anpassung auch für andere Wasserstrahlbehandlungen und Einsatzzwecke. Die Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) und das Verfahren werden auch als spunlace oder hydroentanglement bezeichnet.
  • Die Materialbahn (2) kann aus einem beliebigen, mit Wasserstrahlen (5) behandelbaren, insbesondere verfestigungsfähigen Material bestehen. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Materialbahn (2) aus Textilfasern, insbesondere Naturfasern und/oder Kunstfasern in geschnittener kurzer Form (sog. Stapelfaser) oder in langer Form (sog. Tow). Sie ist bevorzugt als Nonwoven-Faservliesbahn ausgebildet. Ein solches Faservlies wird bisweilen auch als Faserflor bezeichnet. In Figur 2 ist der durch die Wasserstrahlverfestigung eintretende Kompaktierungseffekt der Materialbahn (2) schematisch angedeutet. Alternativ sind auch andere textile, z.B. gewebte, Materialbahnen (2) möglich.
  • Zwischen der Materialbahn (2) und der Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) findet eine Relativbewegung in einer Förderrichtung (28) mittels einer Transporteinrichtung (27) statt. In der gezeigten Ausführungsform wird die Materialbahn (2) relativ zu einer bevorzugt stationären Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) bewegt. Die Transportvorrichtung (27) weist z.B. Walzen zur Führung und ggf. auch zum Antrieb der Materialbahn (2) auf. In Figur 1 sind solche Walzen schematisch und nur zum Teil dargestellt.
  • Für die Abstützung der Materialbahn (2) bei der Wasserstrahlverfestigung und beim Transport ist ein Träger (3) vorgesehen. Dieser kann eine ebene oder gekrümmte Form haben. Der Träger (3) kann außerdem mehrere Durchlassöffnungen aufweisen. Er kann z.B. als Siebband, Siebmantel oder Gitter ausgebildet sein.
  • In Figur 1 wird der Träger (3) z.B. von benachbarten Walzen (29) und deren Siebmantel gebildet. In Figur 2 ist schematisch die Möglichkeit eines zumindest bereichsweise ebenen Siebbandes (3) dargestellt, welches formstabil oder biegelastisch ausgebildet sein kann. Der Träger (3) kann stationär oder beweglich ausgebildet sein. In Figur 1 rotieren z.B. die Walzen, insbesondere Siebwalzen (29), und sind mit entsprechenden Antrieben ausgestattet.
  • Die Wasserstrahlverfestigungseinrichtung (1) weist eine Strahleinrichtung (8) auf, die einen oder mehrere, vorzugsweise eine Vielzahl von Wasserstrahlen (5) gegen die Materialbahn (2) und den darunter liegenden Träger (3) emittiert. Ferner kann eine Saugeinrichtung (4) vorhanden und jenseits der Materialbahn (2) auf der anderen Seite des Trägers (3) angeordnet sein. Unter dem genannten Medium Wasser werden außer H2O auch andere zur Strahlverfestigung einer Materialbahn (2) geeignete Fluide, insbesondere Flüssigkeiten, verstanden.
  • Die Strahleinrichtung (8) weist einen Düsenbalken (10) und eine in Figur 1 schematisch angedeutete Druckwasserversorgung (9) auf. Der Düsenbalken (10) kann mehrfach vorhanden sein. Dabei können mehrere Düsenbalken (10) an eine gemeinsame Druckwasserversorgung (9) angeschlossen sein oder könnten alternativ jeweils eine eigene Druckwasserversorgung haben. In der Druckwasserversorgung (9) wird das zur Strahlverfestigung benutzte Wasser aufbereitet und mit Druck in den innenseitig hohlen Düsenbalken (10) eingespeist. Das nach der Materialbestrahlung ablaufende Wasser wird gesammelt und kann ggf. nach einer Aufbereitung im Kreislauf der Druckwasserversorgung (9) wieder zugeführt werden. Alternativ kann mit Frischwasser gearbeitet werden.
  • Der Düsenbalken (10) hat eine längliche Balkenform und erstreckt sich quer über die Materialbahn (2). In der gezeigten Ausführungsform ist er relativ ortsfest gegenüber der bewegten Materialbahn (2) angeordnet. Der Düsenbalken (10) weist ein hohles Gehäuse (11) mit einem Innenraum (31) und einem umgebenden Gehäusemantel (12) auf. Der Gehäusemantel (12) kann einteilig oder mehrteilig sein. Er kann z.B. von mehreren miteinander verbundenen Seitenwänden gebildet werden. Stirnseitig ist der Düsenbalken (10) in geeigneter Weise durch Deckel oder dgl. verschlossen. Im hohlen Innenraum (31) wird ein hoher Wasserdruck aufgebaut.
  • Das Gehäuse (11) kann eine Formgebung und eine Wassereinspeisung in einer beliebigen geeigneten Ausführung haben. Es kann z.B. rohrartig ausgebildet sein und eine oder zwei stirnseitige Gehäuseöffnungen zur Wassereinspeisung haben. Alternativ oder zusätzlich sind eine oder mehrere Mantelöffnungen zur Wassereinspeisung möglich. Im hohlen Innenraum (31) des Gehäuses (11) können Leitmittel für die Wasserströmung und deren Verteilung vorhanden sein. Durch geeignete Maßnahmen zur Erzeugung und Führung einer gleichmäßigen, insbesondere laminaren Strömung wird erreicht, dass am Düsenstreifen (16) über die Länge überall der gleiche Wasserdruck und an den Düsenöffnungen (24) gleiche Austrittsbedingungen herrschen.
  • Der Düsenbalken (10) kann eine beliebige Querschnittsgeometrie haben. In der gezeigten Ausführungsform ist der Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch. Alternativ kann er gerundet, insbesondere kreisrund oder oval ausgebildet sein. Ferner sind beliebige andere prismatische Querschnittsformen oder dgl. möglich.
  • Im Gehäusemantel (12) ist an der zur Materialbahn (2) weisenden Seite eine Mantelöffnung (13) angeordnet. Sie kann sich in Längsrichtung des Düsenbalkens (10) erstrecken. Die Mantelöffnung (13) kann auch mehrfach vorhanden sein, z.B. in Parallelanordnung. Die Mantelöffnung (13) kann über die Balkenlänge in einem Stück durchgehen oder kann unterbrochen sein. Sie hat vorzugsweise eine gerade und längs der Balkenachse ausgerichtete Erstreckung.
  • Innerhalb des Gehäuses (11) sowie an und vorzugsweise in der Mantelöffnung (13) ist ein Düsenstreifen (16) angeordnet. Dieser weist einen wannenförmigen Querschnitt auf. Der Düsenstreifen (16) wird auch als Düsenleiste bezeichnet. Er besteht bevorzugt aus einem dünnwandigen Material.
  • Figur 2 bis 5 verdeutlichen die gewölbte, omega-förmige Querschnittsgeometrie des Düsenstreifens (16). Dieser weist einen zentralen gewölbten Düsenkorpus (19) und ggf. an dessen Rand einseitig oder beidseitig angeordnete und seitlich abstehende Halteelelemente (18) auf. Letztere können z.B. als abgebogene Halteflansche ausgebildet sein.
  • Die Mantelöffnung (13) ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen schlitzförmig ausgebildet und stellt eine Durchbrechung im Gehäusemantel (12) dar. Der Düsenstreifen (16) hat vorzugsweise eine über seine Länge gleichbleibende Querschnittsform und ist als dünnwandiges Profil (17) ausgebildet. Vorzugsweise besteht er aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einem Nichteisenmetall.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Metallprofil (17) einteilig aus einem dünnwandigen Blechstreifen gebogen. Alternativ kann es sich um ein gezogenes oder gepresstes Metallprofil handeln. Der Düsenstreifen (16) bzw. das Profil kann auch aus einem Vollmaterial spanabhebend oder auf andere Weise hergestellt sein. Alternativ sind auch andere Werkstoffe, z.B. ein hochfester Kunststoff oder dgl. möglich. Der Düsenstreifen (16) bzw. das Profil (17) kann auch mehrteilig ausgebildet sein.
  • Wie Figur 3 bis 5 verdeutlichen, weist der Düsenkorpus (19) einen im Wesentlichen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf. Der V-förmige oder konische Querschnitt verjüngt sich in Strahlemissionsrichtung (5). Der Düsenkorpus (19) ist hohl und zum Innenraum des Düsenbalkens (10) hin offen. Er besitzt eine seitliche Korpuswandung (20) und einen Korpusboden (21) mit mehreren Düsenöffnungen (24) für den dortigen Austritt eines Wasserstrahls (5). Der Korpusboden (21) ist bevorzugt eben ausgebildet. Er kann parallel zur Materialbahn (2) bzw. zum Träger (3) ausgerichtet sein.
  • Wie Figur 2, 4 und 5 verdeutlichen, ist der Düsenkorpus (19) in der Mantelöffnung (13) versenkt angeordnet. Die Halteelemente (18) liegen beidseits der Mantelöffnung (13) auf dem angrenzenden Gehäusemantel (12) auf und sind hier abgestützt. Unter den Halteelementen (18) und/oder der Korpuswandung (20) kann eine Dichtung (30) angeordnet sein.
  • In Figur 2 ist gestrichelt auch der Stand der Technik dargestellt, bei dem ein ebener und mit einer Lochreihe versehener Düsenstreifen innenseitig auf dem Gehäusemantel (12) und über der Mantelöffnung (13) liegt. Der an dem vorbekannten Düsenstreifen austretende Wasserstrahl (5) muss erst die gegenüber der Lochreihe erweitere Mantelöffnung passieren, bevor er aus dem Düsenbalken (10) austritt. Der Gehäusemantel (12) bzw. die seitliche Gehäusewand hat wegen des hohen Wasserdrucks und der erforderlichen Festigkeit eine gewisse Wanddicke, die merklich in die Öffnungstiefe und die freie Strahllänge eingeht.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen ragt der Düsenstreifen (16) mit seinem Korpusboden (21) über den außenseitigen Rand der Mantelöffnung (13) hinaus und steht ein Stück über die Balkenaußenseite vor. Alternativ kann der Düsenstreifen (16) mit dem außenseitigen Rand der Mantelöffnung (13) bündig abschließen oder ggf. auch vor diesem Rand enden.
  • Figur 4 verdeutlicht außerdem zwei Varianten in der Gestaltung des an die Mantelöffnung (13) angrenzenden Gehäusemantelbereichs (12). In der linken Bildhälfte hat der Gehäusemantel (12) eine gleichbleibende Dicke, wobei die Mantelaußenseite parallel zum Korpusboden (21) ausgerichtet ist. Die rechte Bildhälfte zeigt eine Variante mit einer angeschrägten Mantelaußenseite. Bei dieser Variante ist die gleiche Mantelschräge spiegelbildlich zur Wasserstrahlachse (5) angeordnet, sodass der Gehäusemantel (12) außenseitig konisch und zur Mantelöffnung (13) hin sich verdickend ausgebildet ist.
  • Wie Figur 4 und 5 verdeutlichen, endet die Mantelöffnung (13) stirnseitig jeweils mit Abstand vor dem Düsenbalkenende bzw. dem dortigen Deckel. Die Mantelöffnung (13) kann dabei eine sowohl im Querschnitt, wie auch im Längsschnitt konische und zur Balkenaußenseite hin sich verjüngende Form haben. Sie hat schräge Seitenwände (14) und schräge Stirnwände (15).
  • Der Düsenkorpus (19) kann eine entsprechende, zur Balkenaußenseite bzw. in Strahlemissionsrichtung sich verjüngende Konusform aufweisen und eine schräge seitliche Korpuswandung (20) sowie schräge Stirnseiten (22) haben. Die Stirnseiten (22) liegen plan an der jeweils zugehörigen und bevorzugt ebenen Stirnwand (15) oder ggf. an einer dort eingelegten Dichtung (30) an.
  • Die seitliche Korpuswandung (20) und die Seitenwände (14) der Mantelöffnung (13) sind bevorzugt ebenfalls eben ausgebildet und liegen plan aneinander. Die Seitenwände (15) stützen dadurch die Korpuswandung (20) gegen den einwirkenden Wasserdruck ab. Die Konusform ist andererseits für den Wasserstrahldruck vorteilhaft. Zudem verringert sich die Breite des Korpusbodens (21), was für dessen Festigkeit und Formstabilität günstig ist.
  • Im Korpusboden (21) sind eine Vielzahl von Düsenöffnungen (24) in Längsrichtung des Düsenbalkens (10) hintereinander aufgereiht. Hierbei können eine oder mehrere Lochreihen (23) gebildet werden. Deren Länge reicht zumindest über die Breite der Materialbahn (2). Figur 7 zeigt die Variante mit einer einzelnen Lochreihe (23). Bei einer Mehrfachanordnung können zwei oder mehr Lochreihen (23) parallel angeordnet sein, wobei sie in Längsrichtung gleichlaufend oder um die Lochungsteilung versetzt zueinander ausgerichtet sein können.
  • Figur 6 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch eine Düsenöffnung (24) im Korpusboden (21). Die Düsenöffnung (24) weist z.B. einen zum hohlen Innenraum des Düsenbalkens (10) weisenden oberen Öffnungsbereich (25) auf, der eine zylindrische Form haben kann. Hieran schließt sich in Austrittsrichtung des Wasserstrahls (5) ein unterer und vorzugsweise längerer Öffnungsbereich (26) an, der sich in diesem Ausführungsbeispiel konisch in Strahlrichtung erweitert. Der obere Öffnungsbereich (25) kann einen sehr kleinen Durchmesser aufweisen. Dieser kann z.B. in der Größenordnung von 0,01mm bis 0,30mm, vorzugsweise 0,07mm bis 0,17 mm, liegen.
  • Wie Figur 1 und 2 verdeutlichen, werden die aus den Düsenöffnungen (24) austretenden Wasserstrahlen (5) in einem geeigneten Winkel, vorzugsweise senkrecht gegen die Materialbahn (2) gerichtet, wobei diese auf dem gelochten Träger (3) abgestützt ist. Entsprechend der Lochreihenausbildung werden eine oder mehrere Wasserstrahlreihen quer über die Materialbahn (2) erzeugt. Die Düsenöffnungen (24) sind mit Abstand oberhalb der Materialbahn (2) angeordnet, wobei sich zwischen dem Austritt an der jeweiligen Düsenöffnung (24) und dem Auftreffen auf der Materialbahn (2) eine freie Strahllänge ergibt.
  • Zwischen dem Düsenbalken (10) und der Materialbahn (2), insbesondere dem Träger (3) kann eine in Figur 1 schematisch mit Pfeilen angedeutete Stelleinrichtung (34) zur Veränderung des Abstands angeordnet sein. Beispielsweise ist der Düsenbalken (10) höhenverstellbar gelagert. Über die Stelleinrichtung (34) kann die gewünschte freie Strahllänge des emittierten Fluidstrahls (5) bzw. Wasserstrahls eingestellt werden.
  • Die auftreffenden Wasserstrahlen (5) bewegen und verformen die Fasern in der Materialbahn (2), wobei sie den Faserverbund kompaktieren und verfestigen. Ein Teil der Wasserstrahlen (5) wird von der Materialbahn (2) und dem Träger (3) als Spritzwasser oder Sprühwasser (7) reflektiert. Das Sprühwasser (7) kann sich an der Außenseite des Gehäusemantels (12) gegebenenfalls als Kondenswasser anlagern, wobei es außerhalb des emittierten Wasserstrahlbereichs bleibt. Die bevorzugte Ausführungsform mit einem aus der Mantelöffnung (13) ragenden oder bündig mit der Mantelaußenseite abschließenden Düsenstreifen (16) ist hierbei von Vorteil.
  • Durch die unterhalb des Trägers (3) angeordnete Saugeinrichtung (4) kann das andere Wasser an der Rückseite des gelochten Trägers (3) abgesaugt und von der Materialbahn (2) abtransportiert werden. Hierbei kann auch Umgebungsluft durch den Spalt zwischen dem Düsenbalken (10) und der Materialbahn (2) gesaugt werden. Figur 2 zeigt schematisch die Luftströme (6). Bei den Siebwalzen (29) von Figur 1 befinden sich die Saugeinrichtungen (4) stationär innerhalb der rotierenden Siebwalzen (29).
  • Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführung einer Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) wird die Materialbahn (2) über zwei benachbarte und gegenläufig rotierende Siebwalzen (29) geführt und dabei in mehreren Stufen mittels mehrerer Düsenbalken (10) verfestigt. Die Düsenbalken (10) sind radial zu der jeweiligen Siebwalze (29) ausgerichtet und an deren Umfang verteilt angeordnet. Ein oder mehrere Düsenbalken (10) können dabei die Wasserstrahlen gegen die Schwerkraft vertikal oder schräg nach oben emittieren. Sie sind z.B. an der Unterseite der unteren Siebwalze (29) angeordnet.
  • Figur 8 zeigt eine Variante des Gehäuses (11) und der Düsenleiste (16) bzw. des Düsenstreifens. Das Gehäuse (11) hat einen Gehäusemantel (12) mit einem an der Unterseite lösbar befestigten, insbesondere angeschraubten Bodenteil (33), welches die Mantelöffnung (13) und die Düsenleiste (16) aufnimmt.
  • Bei der Variante von Figur 8 hat der Düsenstreifen (16) nur den Düsenkorpus (19), wobei auf seitliche Halteelemente (18) verzichtet wird. Die Dichtungen (30) für den konisch in Strahlrichtung zulaufenden Düsenkorpus (19) sind an den korrespondierenden Seitenwänden (14) der Mantelöffnung (13) angeordnet. Der ebene Korpusboden (21) mit den Düsenöffnungen (24), insbesondere den ein oder mehreren Lochreihen (23) steht auch bei dieser Ausführungsform ein Stück über den unteren Rand bzw. die Mündung der Mantelöffnung (13) vor.
  • Figur 8 verdeutlicht außerdem die Anordnung einer Führung (35) für die Düsenleiste (16) an einer oder beiden Stirnseiten. Die Führung (35) wird z.B. von einem axialen, leistenartigen Vorsprung an ein oder beiden Stirnwänden (15) der Mantelöffnung (13) und einem damit zusammenwirkenden Teil der Düsenleiste (16) gebildet. Die Düsenleiste (16) kann eine Stirnwand mit einer dem Vorsprung entsprechenden Aussparung für eine formschlüssige Verbindung aufweisen. Andererseits kann der Vorsprung ein Stück nach oben distanziert sein, so dass der Korpusboden (21) gem. Figur 8 unter den Vorsprung axial eingeschoben werden kann.
  • Figur 9 zeigt die zweite Düsenvariante, die sich von der vorgenannten ersten Variante durch eine gelochte Abdeckung (32) an der Eintrittsöffnung des Düsenkorpus (19) unterscheidet. Die Abdeckung (32) ist z.B. als Lochplatte ausgebildet, die an nach oben abgewinkelten, randseitigen Halteelementen (18) der Düsenleiste (16) gehalten und befestigt werden kann. Die gelochte Abdeckung (32) befindet sich zwischen dem Innenraum (31) des Gehäuses (11) und dem Innenraum des hohlen Düsenkorpus (19).
  • Ferner können in dieser und in den anderen Ausführungsformen Querversteifungen, z.B. in Form von eingebauten bzw. eingeschweissten Querrippen, im Innenraum des Düsenkorpus (19) angeordnet sein.
  • Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Einzelmerkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und der genannten Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
  • Eine weitere Abwandlung betrifft die Querschnittsgeometrie der Mantelöffnung (13) und des Düsenstreifens (16), insbesondere seines Düsenkorpus (19). Statt der konischen Form kann eine U-Form vorgesehen sein. Auch eine V-Form ist möglich.
  • Bei der Düsenöffnung (25) kann in Abwandlung von Figur 7 der untere und zur Materialbahn (2) weisende Öffnungsbereich (26) zylindrisch oder konisch sich verjüngend ausgebildet sein. Ferner ist eine Umkehr der Geometrien möglich, wobei der enge, insbesondere zylindrische Öffnungsbereich an der zur Materialbahn (2) weisenden Außenseite der Düsenöffnung (24) angeordnet ist. Er kann eine kurze Länge haben. Der obere und ggf. längere Öffnungsbereich ist dann in geeigneter Weise ausgebildet, z.B. konisch, wobei er sich zum hohlen Innenraum des Düsenbalkens (10) hin erweitert.
  • In Abwandlung der Ausführungsform von Figur 1 kann die Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung (1) einen ebenen Transportweg für die Materialbahn (2) und ein oder mehrere entlang des Transportwegs nebeneinander angeordnete Düsenbalken (10) aufweisen. Diese können von einer Seite, insbesondere von der Oberseite, oder von beiden Seiten gegen die Materialbahn (2) gerichtet sein und mit den emittierten Wasserstrahlen (5) arbeiten.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung, spunlace
    2
    Materialbahn, Faservliesbahn
    3
    Träger, Siebband, Siebmantel
    4
    Saugeinrichtung
    5
    Strahl, Wasserstrahl, Strahlemissionsrichtung
    6
    Luftströmung
    7
    Spritzwasser
    8
    Strahleinrichtung
    9
    Druckwasserversorgung
    10
    Düsenbalken
    11
    Gehäuse
    12
    Gehäusemantel
    13
    Mantelöffnung, Schlitz
    14
    Seitenwand
    15
    Stirnwand
    16
    Düsenleiste, Düsenstreifen
    17
    Leistenprofil, Metallprofil
    18
    Halteelement, Halteflansch
    19
    Düsenkorpus
    20
    Korpuswandung
    21
    Korpusboden
    22
    Stirnseite der Korpuswandung
    23
    Lochreihe
    24
    Düsenöffnung
    25
    Öffnungsbereich oben
    26
    Öffnungsbereich unten
    27
    Transporteinrichtung
    28
    Förderrichtung
    29
    Walze, Siebwalze
    30
    Dichtung
    31
    Innenraum
    32
    Abdeckung, Lochplatte
    33
    Bodenteil
    34
    Stelleinrichtung
    35
    Führung

Claims (15)

  1. Düsenbalken für eine Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung (1), insbesondere Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung, wobei der Düsenbalken (10) ein hohles Gehäuse (11) mit einem Gehäusemantel (12) und einer Mantelöffnung (13) sowie einem im Gehäuse (11) angeordneten Düsenstreifen (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstreifen (16) einen wannenförmigen Querschnitt mit einem Düsenkorpus (19) aufweist, der in der Mantelöffnung (13) versenkt angeordnet ist.
  2. Düsenbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstreifen (16) als Profil (17), insbesondere als Metallprofil, ausgebildet ist.
  3. Düsenbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkorpus (19) einen im wesentlichen U- oder V-förmigen Querschnitt mit einer seitlichen Korpuswandung (20) und mit einem Korpusboden (21) aufweist, in dem Düsenöffnungen (24) für den dortigen Austritt eines Fluidstrahls (5), insbesondere Wasserstrahls, angeordnet sind.
  4. Düsenbalken nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpusboden (21) im Bereich des außenseitigen Rands der Mantelöffnung (13) angeordnet ist.
  5. Düsenbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstreifen (16) ein randseitig am Düsenkorpus (19) angeordnetes Halteelement (18), insbesondere einen Halteflansch, aufweist, das neben der Mantelöffnung (13) am Gehäusemantel (12) abgestützt ist.
  6. Düsenbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zugangsöffnung des Düsenkorpus (19) eine gelochte Abdeckung (32) angeordnet ist.
  7. Düsenbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkorpus (19) mit seiner seitlichen Korpuswandung (20) am seitlichen Rand der Mantelöffnung (13) anliegt und hier abgestützt ist und mit einer vorzugsweise schrägen Stirnseite (22) seiner Korpuswandung (20) an einem stirnseitigen Rand der länglichen Mantelöffnung (13) anliegt und hier abgestützt ist.
  8. Düsenbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (24) in einer oder mehreren, bevorzugt parallelen, Lochreihen (23) angeordnet sind.
  9. Düsenbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (24) im Längsschnitt eine zumindest bereichsweise konische Form aufweist.
  10. Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung, insbesondere Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung, mit einem Düsenbalken (10), der ein hohles Gehäuse (11) mit einem Gehäusemantel (12) und einer Mantelöffnung (13) sowie einem dort angeordneten Düsenstreifen (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenbalken (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  11. Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Träger (3) und eine Transporteinrichtung (27) für eine zu verfestigende Materialbahn (2), insbesondere eine Faservliesbahn, aufweist, wobei der Träger (3) fluiddurchlässig, insbesondere als Siebwalze (29), ausgebildet ist.
  12. Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich eines Düsenbalkens (10) eine jenseits des Trägers (3) angeordnete Saugeinrichtung (4) aufweist.
  13. Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsenbalken (10) verteilt am Umfang eines zylindrischen gelochten und vorzugsweise hintersaugten Trägers (3) verteilt angeordnet sind, wobei vorzugsweise ein oder mehrere Düsenbalken (10) an der Unterseite des Trägers (3) angeordnet sind.
  14. Fluidstrahlbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Düsenbalken (10) und dem Träger (3) eine Stelleinrichtung (34) zur Veränderung des Abstands und der freien Strahllänge des emittierten Fluidstrahls (5) angeordnet ist.
  15. Verfahren zur Fluidstrahlbehandlung, insbesondere Wasserstrahlverfestigung, wobei mittels eines Düsenbalkens (10), der ein hohles Gehäuse (11) mit einem Gehäusemantel (12) und einer Mantelöffnung (13) sowie einem im Gehäuse (11) angeordneten Düsenstreifen (16) aufweist, Fluidstrahlen (5) gegen eine Materialbahn (2) gerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidstrahlen (5) von einem Düsenstreifen (16) emittiert werden, der einen wannenförmigen Querschnitt mit einem Düsenkorpus (19) aufweist, der in der Mantelöffnung (13) versenkt angeordnet ist.
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