EP4007659A1 - Düse - Google Patents

Düse

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Publication number
EP4007659A1
EP4007659A1 EP20727956.3A EP20727956A EP4007659A1 EP 4007659 A1 EP4007659 A1 EP 4007659A1 EP 20727956 A EP20727956 A EP 20727956A EP 4007659 A1 EP4007659 A1 EP 4007659A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
oscillating
cleaning device
cleaning
nozzles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20727956.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Appel
José Luiz CAMPOS SOUZA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4007659A1 publication Critical patent/EP4007659A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/08—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators
    • 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
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/267—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being deflected in determined directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/60—Arrangements for mounting, supporting or holding spraying apparatus
    • B05B15/65—Mounting arrangements for fluid connection of the spraying apparatus or its outlets to flow conduits
    • B05B15/658—Mounting arrangements for fluid connection of the spraying apparatus or its outlets to flow conduits the spraying apparatus or its outlet axis being perpendicular to the flow conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/10—Suction rolls, e.g. couch rolls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/22—Oscillators

Definitions

  • the invention relates to an oscillating nozzle, in particular for one
  • Cleaning device according to the preamble of claim 1, as well as a cleaning device with an oscillating nozzle and a suction roller
  • suction rolls or blow rolls are used in many places. These rollers have a perforated one
  • Roll jacket are sucked. Analogously, an overpressure is applied to blow rollers so that a fluid flow is blown through the roller shell.
  • the fluid flows that pass through the perforations of the suction roll usually carry more or less dirt with them.
  • These can be mineral constituents, such as lime in service water, or mineral filler particles from the paper, or also fibers or fines from the paper or nonwoven product. This dirt load is gradually deposited on the edges of the perforations and completely or partially blocks these perforations.
  • this cleaning system requires a comparatively large installation space. This means that such a cleaning system cannot be used in suction rolls with a small diameter. It is therefore an object of the present invention to propose an improved nozzle which is also suitable for use in a cleaning system in a suction roll. It is also an object of the present invention to propose a cleaning system and a suction roll which overcome the problems of the prior art. The objects are completely achieved by an oscillating nozzle according to the characterizing part of claim 1, as well as a cleaning system according to the characterizing part of claim 8 and a suction roller according to the characterizing part of claim 14.
  • blow rollers should always also be included.
  • the object is achieved by a
  • Cleaning device in particular for a suction roll, for a system for producing or processing a fibrous web, the cleaning device comprising a distribution line and a number of cleaning nozzles which can be supplied with a cleaning fluid via the distribution line. It is provided here that at least one, in particular all cleaning nozzles are designed as oscillating nozzles.
  • Such fluid oscillators have so far been used mainly in areas such as the automotive industry. Bowles Fluidics (www.bowlesfluidics.com) sells such oscillators, for example, as wiper nozzles for headlights and windshields.
  • the inventors have recognized that, surprisingly, such an oscillator is also suitable for use for cleaning suction rolls. It has been shown that such an oscillator has three properties that make it suitable for use in a cleaning device in a certain area of the roller shell - in particular in the CD direction - and can thereby clean several adjacent perforations. In contrast to the cleaning devices known from the prior art, this takes place without the need for a mechanism or a hydraulic device for moving the nozzle.
  • the oscillating nozzles are advantageously aligned in such a way that the oscillation of the jet takes place in the same direction for all oscillating nozzles, or these directions differ only by less than 10 °.
  • this oscillation can advantageously take place in the CD direction.
  • the cleaning devices according to various aspects of the present invention are particularly suitable for cleaning suction and blower rolls. But they can also be used advantageously for cleaning or moistening other parts of a paper or nonwoven machine.
  • the cleaning or conditioning of coverings, in particular sieves or felts, is mentioned here as an example.
  • the jet emerging from the oscillating nozzles sweeps over an angle in the range between 90 ° and 170 °, preferably between 110 ° and 130 °, particularly preferably 120 °, when oscillating.
  • a first quantity and a second quantity of oscillating nozzles can be provided in the cleaning device, the exit angle of the jet plane of the first quantity and the second quantity differing from one another.
  • it can be provided that one oscillating nozzle each of the first and the second quantity are arranged alternately.
  • third, fourth, ... etc. exit angles can also be provided.
  • the exit angle should be determined as the angle that the jet plane includes with the vertical.
  • the flow course is straight, that is, the direction in which the fluid flows into the oscillator lies in the plane of the oscillating jet.
  • the distribution line can advantageously be a cylindrical or essentially cylindrical pipe. If the above straight oscillators are installed in the distribution line at different angles, the different exit angles can be realized.
  • the cleaning device can be advantageous for the cleaning device if at least some, in particular all of the oscillating nozzles are designed to be angled, so that the jet plane is deflected inside the nozzle. It can happen, for example due to contamination in the cleaning fluid, that the cleaning nozzles, in particular the oscillating cleaning nozzles, clog themselves after some time. In addition, it can also increase due to wear and tear during operation The cleaning nozzles are damaged. In contrast to the complicated maintenance of the cleaning device described in the prior art, the cleaning nozzles can simply be exchanged in the cleaning device according to one aspect of the invention.
  • the cleaning nozzles can be changed particularly easily if the cleaning nozzles are connected to the distribution line via a detachable connection, in particular a screw or plug connection.
  • the cleaning nozzles are attached to the distribution line next to one another, the distance between two adjacent cleaning nozzles advantageously being less than 500 mm, for example between 150 mm and 350 mm. It can be advantageous if not all nozzles are evenly spaced. In particular, to achieve a uniform cleaning effect, it can be advantageous if the nozzles are arranged in groups of two and the distance IA between the nozzles in a group of two is less than the distance IB to the next group of two. Details on this are explained in more detail with reference to the figures. Alternatively, however, it can also be expedient if the cleaning nozzles are provided uniformly along the distribution line.
  • the suction roll the object is achieved by a suction roll for a system for producing or processing a fibrous web, the suction roll comprising at least one cleaning device according to one aspect of the invention.
  • the cleaning device can in principle also be attached outside of the suction roll, it is usually advantageous if the cleaning device is arranged inside the suction roll.
  • the width of the area covered by the oscillating jet of a nozzle depends on the oscillation angle 0W and the distance between the oscillating nozzle and the surface of the suction roll. This width is determined by the formula: It is advantageous if an oscillating nozzle of a quantity (for example the first quantity or the second quantity) is away from the next nozzle of this quantity by this distance bs or further in order to avoid the jets of the neighboring nozzles influencing the oscillating jets
  • the invention further comprises a method for cleaning a suction roll according to one aspect of the invention.
  • the cleaning device can be acted upon by a fluid, in particular spray water, the fluid having a pressure of less than 40 bar, in particular less than 10 bar, preferably between 1 and 5 bar.
  • the angled oscillating nozzles represent a further invention which can be used both for a cleaning device according to one aspect of FIG previous invention can be used, but are also suitable for a variety of other applications.
  • the object of the further invention is to specify an oscillator, in particular an oscillating nozzle, in which the direction of the fluid entering the oscillator is not in the plane of the oscillating jet.
  • an oscillating nozzle in particular for a cleaning device as described above, the oscillating nozzle comprising a fluid oscillator and the oscillating nozzle being designed to be angled so that the jet plane is deflected inside the nozzle, characterized in that the deflection according to the fluid oscillator takes place.
  • the fluid oscillator in the angled nozzle often comprises an oscillation chamber after the oscillator inlet and usually one or two return channels.
  • the oscillation of the fluid jet, which then leaves the fluid oscillator at an outlet, is caused by the shape and arrangement of the same. While oscillators configured in this way are advantageous, the invention is not limited thereto.
  • the nozzle geometry is designed in such a way that the fluid is guided after the oscillation chamber via at least two channels separated by an island. This area is known as the lag area.
  • the deflection of the jet plane takes place preferably in this trailing area.
  • the channels can advantageously be symmetrical. It can also be advantageous if the The width of the channels remains constant over their course, or at least largely constant. In particular, it should be understood that the channel width in the start and end areas can differ from the width in the remaining area. Such a design has proven to be very advantageous, since a very wide range of angles can be realized in this way without impairing the effect of the oscillator.
  • nozzles of the type described can be produced very easily and inexpensively by additive processes (“3D printing”).
  • the nozzles can be made from a variety of materials, e.g. metals and / or polymer materials.
  • a disadvantage of such additively manufactured nozzles is that the inner surfaces of the flow chamber usually have a relatively high roughness, and post-treatment inside the nozzle is difficult or impossible. This internal roughness means that when a nozzle without a trailing area is used, a large part of the fluid is released in the area of the reversal points of the oscillating jet.
  • the downstream trailing area preferably in the ring shape described, can achieve a noticeable equalization of the fluid delivery.
  • the nozzle can be angled in wide angular ranges in this trailing area without the formation of the oscillation being impaired as a result.
  • the beam plane is deflected by an angle between 1 ° and 90 °, in particular between 5 ° and 45 °.
  • At least one lip is provided at the outlet from the oscillating nozzle after the outlet opening in order to expand the To prevent the beam perpendicular to the beam plane. It can be particularly advantageous if two lips are provided. This can prevent the beam from expanding both upwards and downwards.
  • the length of the lip can be at least three times as long as the width of the oscillator inlet.
  • the term “interior of the nozzle”, i.e. the area in which the deflection of the jet plane takes place, means the area between the inlet, in particular between the Oscillator inlet and the outlet port is referred to.
  • the flow chamber with the oscillator and the trailing area are located there. Any lips that may be provided are therefore not part of the interior of the nozzle.
  • the lip or lips are usually not angled or curved, but rather straight. Angling or curving of the lips is also not necessary to deflect the jet, since the angling already takes place inside the nozzle.
  • the emerging jet sweeps over an angle in the range between 90 ° and 170 °, preferably between 110 ° and 130 °, particularly preferably 120 °.
  • the angled oscillating nozzle can be made from a variety of materials. These include metals such as steel, aluminum etc., as well as plastics such as a polyamide, in particular PA12 or a polyethylene.
  • the nozzle can be made in one piece. Another great advantage is that these nozzles can also be manufactured using additive processes.
  • FIGS. 1 a, 1 b and 1 c show examples of fluid oscillators from the prior art.
  • Figure 2 shows schematically a section through the structure of an angled oscillating nozzle according to one aspect of the invention.
  • Figure 3 shows schematic views of an angled oscillating nozzle according to one aspect of the invention.
  • FIG. 4 schematically shows a section of a cleaning device according to another aspect of the invention.
  • FIGS. 5a, 5b and 5c show details of a cleaning device according to one aspect of the invention
  • FIGS. 1a, 1b and 1c show schematically different configurations of fluid oscillators as they are known from the prior art. These are suitable for use in oscillating nozzles 20 in accordance with various aspects of the present invention. However, the present inventions are not limited to these embodiments of the fluid oscillators. In general, all types of fluid oscillators are suitable.
  • the fluid can enter the flow space through an inlet 1. If necessary, as shown in FIG. 1 c, an acceleration nozzle, for example in the form of a taper, can be provided.
  • the fluid then enters the oscillation chamber 3.
  • the Oscillation chamber 3 flow obstacles 6 in the form of islands 6 may be provided.
  • return flow channels 4 can also be provided, which return parts of the fluid flow in the direction of the inlet 1. At the outlet 7, the fluid then leaves the oscillator as an oscillating jet 10.
  • the flow inlet 1 is from below. The flow is deflected before the actual oscillator.
  • FIG. 2 shows an angled oscillating nozzle 20 in accordance with one aspect of the invention.
  • the fluid is introduced into the nozzle 20 via an inlet 1.
  • the fluid is then passed through an acceleration nozzle 2 via the oscillator inlet 3a into the oscillator chamber 3.
  • FIG. 2 shows an oscillator which comprises two return channels 4.
  • the nozzle in FIG. 2 has a constriction 5.
  • the fluid is then passed through two channels 12 which are separated by an island 6. It is very advantageous if the channels and the island 6 have a high degree of symmetry.
  • the island 6 can be circular, elliptical, teardrop-shaped or similar.
  • the channels 12 are brought together again behind the island 6, and the fluid then exits the nozzle 20 as an oscillating jet via your outlet 7.
  • the area between the constriction 5 and the outlet 7 is referred to as the trailing area 11.
  • the trailing area 11 here together with the oscillator forms the interior of the nozzle 20.
  • the oscillating nozzle 20 is angled.
  • the nozzle 20 is angled by an exit angle within the trailing area. This exit angle can advantageously be between 1 ° and 90 °, in particular between 5 ° and 45 °. An angle of 30 ° is shown as an example in FIG.
  • a lip 8 is provided in the nozzle 20 in FIG. This prevents the beam 20 from escaping downwards.
  • a lip 8 is provided which prevents the jet from escaping upwards.
  • the lip 8 or lips 8 are not angled or curved in FIG. 2, but are straight. An angling or curving of the lips 8 is also not necessary for deflecting the jet, since the angling takes place beforehand in the interior of the nozzle 20. Nevertheless, in some cases it can be useful to provide an additional curvature or an additional angling in the area of the lips 8
  • Such an angled oscillating nozzle 20 can be used for a variety of applications. In particular, it is extremely suitable for use as an oscillating nozzle 20 in a cleaning device 100 according to one aspect of the invention.
  • an angled oscillating nozzle 20 according to one aspect of the invention is again shown in various external views.
  • the course of the internal flow spaces is plotted as dashed lines.
  • B1 designates the inlet width after the acceleration nozzle 2
  • B2 the width of the constriction 5
  • B3 the width of the channels 12
  • B4 the width of the outlet 7.
  • These four widths B1-B4 combined with the length of the lip 8, influence the expression of the oscillating beam 10.
  • a beam spread of 120 ° in the beam plane which has proven to be very advantageous, can be achieved, for example, if the widths B1 and B2, that is to say the inlet width and the width of the constriction, are the same.
  • the width of the channels and the outlet opening can be slightly wider than the inlet width B1.
  • the width B1 can be selected, for example, between 1 mm and 5 mm, in particular 2 mm.
  • the geometry of the flow spaces advantageously remains the same over their entire height.
  • the height H is selected to be equal to the inlet width B1. This results in a square cross section of the inlet 1.
  • the length of the lip 8 can advantageously be at least three times as long as the inlet width B1. This is advantageous for achieving a beam 20 that is bundled in the normal direction.
  • a very advantageous embodiment of the oscillating nozzle has the dimensions:
  • the nozzles 20 shown in Figures 2 and 3 each have a thread on the foot. This is advantageous for connection to a fluid supply line. Alternatively, this connection can also be made, for example, via a plug connection. In both cases, the nozzles 20 can be exchanged easily. Depending on the application, however, other types of connection, in particular non-detachable connections to the fluid supply line, can also be provided.
  • FIG. 4 shows a section of a cleaning device 100 according to one aspect of the invention.
  • a cleaning device 100 can be used in particular as a cleaning device 100 for a suction roll 130, for a system for producing or processing a fibrous web.
  • a plurality of cleaning nozzles 120a, 120b is attached to a distribution line 110, which can be designed as a distribution pipe 110. These can be supplied with a cleaning fluid such as spray water from the distribution line 110.
  • the cleaning fluid can be supplied to the distribution line 110 via a single fluid connection 111 or via a plurality of fluid connections 111.
  • the cleaning nozzles are all in Figure 4 as oscillating nozzles 20 executed.
  • the embodiment in FIG. 4 has a first set 120a and a second set 120 of angled cleaning nozzles, the exit angle of the jet plane of the first set 120a and the second set 120b differing from one another.
  • a difference of 5 ° - 10 ° in the angles is often advantageous.
  • the exit angle of the first set 120a is 30 ° and the exit angle of the second set 120b is 35 °
  • FIG. 4 shows a cleaning device 100 in which the distance between the cleaning nozzles varies.
  • the cleaning nozzles are to be positioned, for example, in groups of two from one nozzle of the first and the second set. This can be advantageous, as explained below with reference to FIG. 5c
  • the distance between adjacent cleaning nozzles can also be the same, for example 250 mm. However, it can also be provided, for example, that in regions where less soiling is to be expected - for example at the edge of a suction roller 130 - greater distances are provided between the cleaning nozzles than in the other regions.
  • FIGS. 5a, 5b and 5c a possible method for positioning the cleaning nozzles in a cleaning device according to one aspect of the invention is intended.
  • the installation situation of a cleaning device 100 in a suction roll 130 is shown in FIG.
  • the distribution line 110 runs parallel to the axis of the suction roll 130, or at least largely parallel.
  • the cleaning device 100 comprises, for example, a first set 120a and a second set 120b of angled oscillating nozzles 20 which are arranged alternately.
  • the respective exit angles are labeled Q1 and Q2.
  • the distance between the cleaning device 100 and the jacket of the suction roller 130 is Id.
  • FIG. 5b shows a device as in FIG.
  • the oscillation angle 0W that is the angle which the oscillating beam 10 sweeps over when oscillating.
  • This oscillation angle can be between 90 ° and 170 °, for example.
  • the nozzles 20 can be arranged in such a way that, in the case of adjacent nozzles, the areas in which the jets 10 oscillate overlap.
  • each adjacent nozzle 20, 120a, 120b has different exit angles Q1, Q2.
  • the jet planes of neighboring nozzles are in such a way that the jets do not touch and thus interfere.
  • the jet of the first quantity Q1 hits the surface of the suction roll 130 above the jet of the second quantity Q2.
  • FIG. 5c illustrates why, according to one aspect of the invention, overlapping of adjacent beam areas is not only possible without problems, but is also advantageous.
  • the graphic shows the volume flow of fluid from four adjacent oscillating nozzles 20.
  • a typical 'M-profile' can be seen, which means that less fluid per unit of time hits the suction roller 130 in the middle of the swept area than towards the edges . This is typical for oscillators in general.
  • the distribution of the fluid can be made more uniform by using a trailing area 11, which enables wider oscillation angles 0W or larger swept areas bs.
  • the cleaning device 100 can be implemented with fewer nozzles 20. It can be seen that the nozzles of the first set 120 a are positioned so that their jets do not touch.
  • the nozzles of the second set 120b can now be positioned in such a way that the regions with a high volume flow of the fluid are where a lower volume flow occurs at the nozzles of the first set 120a, and vice versa. It can thus be achieved that in the middle the jacket of the suction roller 130 - or also other moving surfaces to be cleaned or moistened - is subjected to fluid uniformly over the width.
  • the size bs in FIG. 5c also describes the width of the area covered by the oscillating steel 10. With the aid of the oscillation angle 0W and the distance between the oscillating nozzle 20 and the jacket of the suction roll 130, this width results from
  • suction roll B1 inlet width

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Abstract

Oszillierende Düse, insbesondere für eine Reinigungsvorrichtung, wobei die oszillierende Düse einen Fluidoszillator mit einer Oszillationskammer umfasst und die oszillierende Düse gewinkelt ausgeführt ist, so dass die Strahlebene im inneren der Düse umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung nach der Oszillationskammer erfolgt; zudem Reinigungsvorrichtung uns Saugwalze.

Description

Düse
Die Erfindung betrifft eine oszillierende Düse, insbesondere für eine
Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Reinigungsvorrichtung mit einer oszillierenden Düse und eine Saugwalze mit
Reinigungsvorrichtung.
Bei der Herstellung von Papier-, Karton- oder Tissueprodukten werden -ebenso wie bei der Herstellung von Nonwoven Produkten werden an vielen Stellen Saugwalzen oder auch Blaswalzen eingesetzt. Diese Walzen haben einen perforierten
Walzenmantel. Im Betrieb von Saugwalzen wird dann ein Unterdrück angelegt, so dass Luft/Wasser oder andere Fluidströme durch die Perforationen des
Walzenmantels gesaugt werden. Analog wird bei Blaswalzen ein Überdruck angelegt, so dass ein Fluidstrom durch den Walzenmantel geblasen wird.
Die Fluidströme, die durch die Perforationen der Saugwalze durchtreten, führen üblicherweise eine mehr oder weniger große Schmutzfracht mit sich. Dabei kann es sich um mineralische Bestandteile handeln, wie zum Beispiel Kalk im Brauchwasser, oder auch mineralische Füllstoffpartikel aus dem Papier, oder auch Fasern bzw. Feinstoffe aus dem Papier zw. Nonwoven Produkt. Diese Schmutzfracht lagert sich sukzessive an den Rändern der Perforationen ab und verstopft diese Perforationen ganz oder teilweise.
Selbst nur teilweise verstopfte Perforationen des Walzenmantels führen zu Störungen im Herstellungsprozess. Die Auswirkungen hängen dabei stark von der Aufgabe der Saug- bzw. Blaswalze ab. Bei einer Saugwalze zur Führung oder Stabilisierung der Faserstoffbahn können verstopfte Perforationen beispielswiese zu Bahnflattern führen. Bei Saugpresswalzen sinkt die Entwässerungsleistung. Insbesondere durch eine ungleichmäßige Verschmutzung der Perforationen in Querrichtung der Walze können auch Qualitätsparameter der Bahn wie beispielsweise das Feuchtequerprofil beeinträchtigt werden. Eine mögliche Abhilfe hierfür ist es, die Saugwalze in regelmäßigen Abständen einer Reinigung zu unterziehen. Dies ist allerdings mit einem Stillstand der Produktionsanlage verbunden, sowie mit einem aufwändigen Aus- und Einbau der Walze, wodurch für den Betreiber hohe Kosten entstehen.
Im Stand der Technik, insbesondere der DE 10 2008 002 259 wurde daher vorgeschlagen, die Saugwalze mit einer Reinigungsvorrichtung zu versehen. Dabei wird ein Reinigungskopf im Inneren der Walze installiert, welcher eine Anzahl von Düsen aufweist, aus denen mit einem gewissen Druck ein Reinigungsfluid durch die Perforationen gesprüht wird, um die Verunreinigungen zu entfernen.
Bei üblichen Saugwalzen in der Papier- oder Nonwovenindustrie haben die einzelnen Perforationen einen sehr kleinen Durchmesser von wenigen Millimetern. Über die Breite einer Saugwalze, die 10m der mehr betragen kann, sind daher mehrere hundert solcher Löcher angeordnet, die zudem noch in sogenannten Bohrmustern zueinander versetzt sein können. Somit ist es technisch und ökonomisch kaum möglich, für jede Bohrung eine einzelne Reinigungsdüse einzusetzen. Die DE 10 2008 002 259 löst dieses Problem dadurch, dass der Reinigungskopf in der Walze beweglich ausgeführt ist. Durch Oszillieren des Reinigungskopfes kann durch eine einzelne Düse ein gewisser Breitenbereich des Walzenmantels gereinigt werden.
Nachteilig an dieser Lösung ist es allerdings, dass insbesondere die benötigte Mimik zum Bewegen des Reinigungskopfes sehr aufwändig und teuer ist. Zudem bergen die benötigten mechanischen und hydraulischen Komponenten immer eine gewisse Fehleranfälligkeit und erfordern eine regelmäßige Wartung.
Zudem benötigt dieses Reinigungssystem einen vergleichsweise großen Bauraum. Das führt dazu, dass in Saugwalzen mit kleinem Durchmesser ein solches Reinigungssystem nicht eingesetzt werden kann. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Düse vorzuschlagen, die auch für den Einsatz in einem Reinigungssystem in einer Saugwalze geeignet ist. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungssystem sowie eine Saugwalze vorzuschlagen, die die Probleme des Standes der Technik überwinden. Die Aufgaben werden vollständig gelöst durch eine oszillierende Düse gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 , sowie einem Reinigungssystem gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 8 und einer Saugwalze gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben
Zur einfacheren Lesbarkeit werden Aspekte der Erfindung am Beispiel einer Saugwalze erläutert und beansprucht. Sofern nicht explizit anders beschrieben, sollen dabei immer auch Blaswalzen umfasst sein Hinsichtlich des Reinigungssystems wird die Aufgabe gelöst durch eine
Reinigungsvorrichtung insbesondere für eine Saugwalze, für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Verteilleitung umfasst, sowie eine Anzahl von Reinigungsdüsen, die über die Verteilleitung mit einem Reinigungsfluid versorgbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest eine, insbesondere alle Reinigungsdüsen als oszillierende Düsen ausgeführt sind.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Dem Fachmann ist klar, dass die Reinigungsdüsen in einer derartigen Reinigungsvorrichtung so angeordnet sein müssen, dass der austretende Fluidstrahl auf den Walzenmantel bzw. die Perforationen trifft.
Unter dem Begriff .Fluidoszillator' bzw. , fluid oscillator' sind seit langen Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe sich ein Fluidstrahl erzeugen lässt, der in einer Ebene oszilliert und dabei ein fächerförmiges Muster erzeugt. Derartige Oszillatoren sind beispielsweise in der Europäischen Patentschrift EP 0 007 950 sowie der darin zitierten Literatur beschrieben. Im Gegensatz zu einer klassischen Fächerdüse ist der Strahl selbst dabei nicht fächerförmig, sondern kann im Wesentlichen punktförmig sein. Durch eine geeignete Gestaltung der Düsengeometrie kann der Strahl dazu gebracht werden, hin und her zu oszillieren. Wie die Ausführungen in EP 0 007 950 - auf die später noch näher eingegangen wird- zeigen, sind hierfür keinerlei bewegliche Teile notwendig, wodurch der Oszillator sehr verschleiß- und wartungsarm ist.
Solche Fluidoszillatoren wurden bisher hauptsächlich in Bereichen wie z.B. der Automobilindustrie eingesetzt. Die Firma Bowles Fluidics (www.bowlesfluidics.com) vertreibt derartige Oszillatoren beispielsweise als Wischdüse für Scheinwerfer und Windschutzscheiben. Die Erfinder haben erkannt, dass sich ein derartiger Oszillator überaschenderweise auch für den Einsatz zum Reinigen von Saugwalzen eignet. Dabei hat sich gezeigt, dass ein solcher Oszillator drei Eigenschaften hat, die ihn für den Einsatz in einer Reinigungsvorrichtung gewissen Bereich des Walzenmantels - insbesondere in CD Richtung- und kann dadurch mehrere benachbarte Perforationen reinigen. Dies geschieht dabei, im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsvorrichtungen, ohne dass eine Mechanik oder eine hydraulische Vorrichtung zum Bewegen der Düse erforderlich ist. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Energie des Strahls, bzw. des Fluids bei Auftreffen auf den Walzenmantel hoch genug ist, um eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen. Schließlich können derartige Oszillatoren sehr kompakt gefertigt werden. Dadurch kann die Baugröße der Reinigungsvorrichtung deutlich kleiner gehalten werden, als im Stand der Technik. Es ist somit möglich, ein altes Bedürfnis der Fiersteller zu befriedigen, und solche Reinigungsvorrichtung auch für Saugwalzen mit sehr kleinen Durchmessern oder besonders kleinem Abstand zwischen Saugkasten und Mantel zu fertigen.
Vorteilhafterweise sind die oszillierenden Düsen so ausgerichtet, dass die Oszillation des Strahls bei allen oszillierenden Düsen in derselben Richtung erfolgt, bzw. sich diese Richtungen nur um weniger als 10° unterscheiden. Bei einem Einbau einer solchen Reinigungsvorrichtung in eine Saugwalze der in bzw. an ein anderes Aggregat einer Faserstoffmaschine kann diese Oszillation vorteilhafterweise in CD Richtung erfolgen. Die Reinigungsvorrichtungen gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind wie beschrieben besonders zur Reinigung von Saug- und Blaswalzen geeignet. Sie können aber ebenso vorteilhaft zur Reinigung oder Befeuchtung von anderen Teilen einer Papier- oder Nonwovenmaschine eingesetzt werden. Als Beispiel sei hier die Reinigung oder Konditionierung von Bespannungen, insbesondere Sieben oder Filzen erwähnt.
In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der aus den oszilliernden Düsen austretende Strahl beim Oszillieren einen Winkel im Bereich zwischen 90° und 170°, bevorzugt zwischen 110° und 130°, besonders bevorzugt 120° überstreicht.
In einer vorteilhaften Ausführung kann bei der Reinigungsvorrichtung eine erste Menge und eine zweite Menge von oszillierenden Düsen vorgesehen ist, wobei sich der Austrittswinkel der Strahlebene der ersten Menge und der zweiten Menge voneinander unterscheidet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass abwechselnd je eine oszillierende Düse der ersten und der zweiten Menge angeordnet sind.
Der Vorteil von unterschiedlich gerichteten Strahlen ist, dass sie an unterschiedlichen Umfangspositionen am Walzenmantel auftreffen. Dadurch ist es möglich, benachbarte Reinigungsdüsen im Prinzip beliebig nahe nebeneinander zu positionieren, ohne dass die Gefahr besteht, dass die austretenden Fluidstrahlen sich überkreuzen und dadurch möglicherweise die Reinigungswirkung reduzieren, da der Strahl der benachbarten Düse stets jeweils etwas oberhalb oder unterhalb auf den Walzenmantel auftrifft. Es hat sich hierfür als vorteilhaft erwiesen, wenn sich der Austrittswinkel der Strahlebene der ersten Menge und der zweiten Menge um mehr als 2°, insbesondere zwischen 5° und 25° unterscheiden.
Falls notwendig, können je nach Anwendung auch noch dritte, vierte, ... etc. Austrittswinkel vorgesehen sein.
Der Austrittswinkel soll dabei, falls nicht anders beschrieben, bestimmt werden, als der Winkel, den die Strahlebene mit der Senkrechten einschließt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Oszillatoren ist der Strömungsverlauf gerade, das heißt, die Richtung, in der das Fluid in den Oszillator einströmt, liegt in der Ebene des oszillierenden Strahls. Mittels derartiger Oszillatoren lassen sich unterschiedliche Austrittswinkel der Strahlebene nur dadurch realisieren, dass sich bereits die Einströmrichtung entsprechend unterscheidet.
Bei der Verteilleitung kann es sich vorteilhafterweise um ein zylindrisches, bzw.im Wesentlichen zylindrisches Rohr handeln. Baut man obige gerade Oszillatoren in unterschiedlichen Winkeln in die Verteilleitung ein, so lassen sich dadurch die unterschiedlichen Austrittwinkel realisieren.
Eine derartige Ausführung kann aber dazu führen, dass die Baugröße der Reinigungsvorrichtung zunimmt. Außerdem wäre es fertigungstechnisch wünschenswert, wenn alle Reinigungsdüsen in einer Reihe und mit demselben Winkel in die Verteilleitung eingesetzt werden können.
Somit wäre es sehr wünschenswert, wenn die Umlenkung der Strahlebene bereits in der Düse selbst erfolgen könnte. Dies kann jedoch nicht durch ein einfaches Krümmen der bekannten Oszillatorgeometrien erreicht werden, da sich dadurch sonst kein oszillierender Strahl ausbilden kann.
Zur Lösung dieses Problems wurden von den Erfindern die bekannten Fluidoszillatoren derart verbessert, dass die Strahlebene bereits innerhalb der Düse umgelenkt wird, aber trotzdem der oszillierende Strahl erhalten bleibt. Diese gewinkelten oszillierenden Düsen stellen bereits für sich alleine eine weitere Erfindung dar, und werden im weiteren Verlauf der Anmeldung detaillierter beschrieben.
Für die Reinigungsvorrichtung kann es wie oben erwähnt vorteilhaft sein, wenn zumindest einige, insbesondere alle oszillierenden Düsen gewinkelt ausgeführt sind, so dass die Strahlebene im inneren der Düse umgelenkt wird. Es kann, beispielsweise durch Verunreinigungen im Reinigungsfluid, dazu kommen, dass die Reinigungsdüsen, insbesondere die oszillierenden Reinigungsdüsen, nach einiger Zeit selbst verstopfen. Zudem kann es auch durch Verschleiß im Betrieb zu Schädigungen der Reinigungsdüsen kommen. Im Gegensatz zu der Komplizierten Wartung der im Stand der Technik beschriebenen Reinigungsvorrichtung, können in der Reinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung einfach die Reinigungsdüsen getauscht werden.
Der Wechsel der Reinigungsdüsen kann besonders einfach erfolgen, wenn die Reinigungsdüsen über eine lösbare Verbindung, insbesondere eine Schraub- oder Steckverbindung mit der Verteilleitung verbunden sind.
In einer vorteilhaften Ausführungen sind die Reinigungsdüsen an der Verteilleitung nebeneinander angebracht, wobei der Abstand zweier benachbarter Reinigungsdüsen vorteilhafterweise weniger als 500mm beispielsweise zwischen 150mm und 350mm beträgt. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn nicht alle Düsen gleichmäßig beabstandet sind. Insbesondere kann es zur Erzielung einer gleichmäßigen Reinigungswirkung vorteilhaft sein, wenn die Düsen in Zweiergruppen angeordnet sind, und der Abstand IA der Düsen in einer Zweiergruppe geringer ist, als der Abstand IB zur nächsten Zweiergruppe. Details hierzu werden anhand der Figuren noch weiter erläutert. Alternativ kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn die Reinigungsdüsen gleichmäßig entlang der Verteilleitung vorgesehen sind. Hinsichtlich der Saugwalze wird die Aufgabe gelöst durch eine Saugwalze für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei die Saugwalze zumindest eine Reinigungsvorrichtung nach einem Aspekt der Erfindung umfasst.
Während die Reinigungsvorrichtung prinzipiell auch außerhalb der Saugwalze angebracht sein kann ist es meist vorteilhaft, wenn die Reinigungsvorrichtung im Inneren der Saugwalze angeordnet ist.
Ist die Reinigungsvorrichtung im Inneren einer Saugwalze angeordnet, hängt die Breite des Bereichs, der vom oszillierenden Strahl einer Düse überstrichen wird, vom Oszillationswinkels 0W und dem Abstand der oszillierenden Düse zum Mantel der Saugwalze ab. Diese Breite ermittelt man durch die Formel: Es ist vorteilhaft, wenn eine oszillierende Düse einer Menge (z.B. der ersten Menge oder der zweiten Menge) von der nächsten Düse dieser Menge um diesen Abstand bs oder weiter entfernt ist, um eine Beeinflussung der oszillierenden Strahlen durch die Strahlen der Nachbardüsen zu vermeiden
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung einer Saugwalze nach einem Aspekt der Erfindung.
Dabei kann die Reinigungsvorrichtung mit einem Fluid, insbesondere einem Spritzwasser beaufschlagt werden, wobei das Fluid einen Druck von weniger als 40 bar, insbesondere weniger als 10 bar, bevorzugt zwischen 1 und 5bar aufweist.
Bei Drücken oberhalb von 40bar wird das Material der Reinigungsvorrichtung sehr stark belastet, wodurch ein schneller Verschleiß eintritt. Es lässt sich aber auch bei niedrigerem Druck, speziell auch zwischen 1 bar und 5bar in vielen Fällen eine ausreichende Reinigungswirkung erzielen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn zur Reinigung weniger als 20 l/min/m, insbesondere zwischen 9 l/min/m und 11 l/min/m verwendet werden. Dieser niedrige Wasserverbrauch ist ökonomisch und ökologisch wünschenswert und ermöglicht gleichzeitig eine gute Reinigungswirkung.
Speziell wenn mit höheren Fluiddrücken gearbeitet wird, insbesondere über 5bar, kann es jedoch auch hilfreich sein, mit größeren Fluidmengen zu reinigen, beispielsweise 30 l/min/m, 40 l/min/m oder auch mehr. Das beschriebene Reinigungsverfahren kann entweder kontinuierlich während des Betriebs der Saugwalze erfolgen, oder lediglich in diskreten Reinigungsintervallen, die auch während eines Maschinenstillstands liegen können.
Wie bereits oben erwähnt, stellen die gewinkelten oszilliernden Düsen eine weitere Erfindung dar, die sowohl für eine Reinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorigen Erfindung verwendet werden können, jedoch auch für eine Vielzahl anderer Anwendungen geeignet sind.
Ausgehend von den bekannten Fluidoszillatoren, z.B. der EP 0 007 950 ist es Aufgabe der weiteren Erfindung, einen Oszillator, insbesondere eine oszillierende Düse anzugeben, bei dem die Richtung des in den Oszillator eintretenden Fluids nicht in der Ebene des oszillierenden Strahls liegt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine oszillierende Düse, insbesondere für eine Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei die oszillierende Düse einen Fluidoszillator umfasst und die oszillierende Düse gewinkelt ausgeführt ist, so dass die Strahlebene im Inneren der Düse umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung nach dem Fluidoszillator erfolgt. Vorteilhafte Ausführungen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Fluidoszillator in der gewinkelten Düse umfasst häufig nach dem Oszillatoreinlass eine Oszillationskammer und meist einen oder zwei Rückführkanäle. Durch Form und Anordnung derselben wird die Oszillation des Fluidstrahls hervorgerufen, welcher dann den Fluidoszillator an einem Auslass wieder verlässt. Während derartig gestaltete Oszillatoren vorteilhaft sind, ist die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt.
Versuche, die Düse im Bereich des Oszillators anzuwinkeln scheitern häufig, da dadurch das Ausbilden der Oszillation verhindert bzw. erschwert wird. Somit sehen die Erfinder die Anwinkelung nach dem Ausgang des Oszillators als vorteilhaft an.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Düsengeometrie so ausgestaltet, dass das Fluid nach der Oszillationskammer über zumindest zwei durch eine Insel getrennte Kanäle geführt wird. Dieser Bereich wird als Nachlaufbereich bezeichnet. Die Umlenkung der Strahlebene erfolgt bevorzugt in diesem Nachlaufbereich. Die Kanäle können vorteilhafterweise symmetrisch sein. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Breite der Kanäle über ihren Verlauf konstant bleibt, oder zumindest weitgehend konstant. Dabei soll insbesondere verstanden werden, dass die Kanalbreite im Anfangs- und Endbereich von der Breite im übrigen Bereich abweichen kann. Eine solche Ausführung hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, da so ein sehr weiter Bereich an Winkeln realisiert werden kann, ohne dabei die Wirkung des Oszillators zu beeinträchtigen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Vorsehen eines Nachlaufbereichs und die Positionierung der Umlenkung in diesem Nachlaufbereich besonders vorteilhaft ist. Düsen der beschriebenen Art können nämlich trotz der komplizierten inneren Struktur des Oszillators bzw. der gesamten Strömungskammer sehr einfach und kostengünstig durch additive Verfahren („3D-Druck“) hergestellt werden. Die Düsen können dabei aus einer Vielzahl von Materialien, z.B. Metallen und/oder Polymermaterialien hergestellt werden. Ein Nachteil bei solchen additiv gefertigten Düsen ist jedoch, dass die inneren Flächen der Strömungskammer meist eine verhältnismäßig hohe Rauigkeit aufweisen, und eine Nachbehandlung im Inneren der Düse schwer bis gar nicht möglich ist. Diese innere Rauigkeit führt dazu, dass bei Verwendung einer Düse ohne Nachlaufbereich ein Großteil des Fluids im Bereich der Umkehrpunkte des oszillierenden Strahls abgegeben wird. Dadurch können in der Praxis nur begrenzte Öffnungswinkel realisiert werden, da ansonsten in den Bereichen zwischen den Umkehrpunkten nicht mehr genügend Fluid abgegeben wird. Durch den nachgelagerten Nachlaufbereich, bevorzugt in der beschriebenen Ringform, kann eine merkliche Vergleichmäßigung der Fluidabgabe erreicht werden. Zudem hat sich überaschenderweise gezeigt, dass in diesem Nachlaufbereich die Düse in weiten Winkelbereichen angewinkelt werden kann, ohne dass dadurch das Ausbilden der Oszillation beeinträchtigt wird.
In besonders vorteilhaften Ausführungen kann dabei vorgesehen sein, dass die Strahlebene um einen Winkel zwischen 1 ° und 90°, insbesondere zwischen 5° und 45° umgelenkt wird.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn am Austritt aus der oszillierenden Düse nach der Auslassöffnung zumindest eine Lippe vorgesehen ist, um ein Aufweiten des Strahls senkrecht zur Strahlebene zu verhindern. Ganz besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zwei Lippen vorgesehen sind. Dadurch kann das Aufweiten des Strahls sowohl nach oben als auch nach unten verhindert werden.
Vorteilhafterweise kann die Länge der Lippe mindestens dreimal so lang sein, wie die Breite des Oszillatoreinlasses.
Auch wenn es dem Fachmann aus dem Vorgesagten klar ist, sei an dieser Stelle noch einmal ausgeführt, dass mit dem Begriff„Inneres der Düse“, also dem Bereich, in dem die Umlenkung der Strahlebene stattfindet, der Bereich zwischen dem Einlass, insbesondere zwischen dem Oszillatoreinlass und der Auslassöffnung bezeichnet wird. Dort befindet sich die Strömungskammer mit dem Oszillator und dem Nachlaufbereich. Möglicherweise vorgesehene Lippen zählen demnach nicht zum Inneren der Düse.
Die Lippe bzw. Lippen sind üblicherweise nicht gewinkelt bzw. gekrümmt, sondern gerade ausgeführt. Ein Abwinkeln oder Krümmen der Lippen ist zum Umlenken des Strahls auch nicht notwendig, da das Abwinkeln bereits im Inneren der Düse geschieht.
Trotzdem kann es in einigen Fällen sinnvoll sein, im Bereich der Lippen eine zusätzliche Krümmung bzw. ein zusätzliches Abwinkeln vorzusehen. Auch derartige Ausführungen sind durch die vorliegende Erfindung umfasst.
In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der austretende Strahl einen Winkel im Bereich zwischen 90° und 170°, bevorzugt zwischen 110° und 130°, besonders bevorzugt 120° überstreicht.
Je nach gewünschter Anwendung oder Verfügbarkeit kann die gewinkelte oszillierende Düse aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein. Dazu zählen sowohl Metalle wie Stahl, Aluminium etc., als auch Kunststoffe wie z.B. einem Polyamid, insbesondere PA12 oder einem Polyethylen.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die Düse einstückig ausgeführt sein. Ein weiterer großer Vorteil ist es, dass diese Düsen auch mittels additiver Verfahren hergestellt werden können.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen: Figuren 1 a, 1 b und 1 c zeigen Beispiele von Fluidoszillatoren aus dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Aufbau einer gewinkelten oszillierenden Düse nach einem Aspekt der Erfindung.
Figur 3 zeigt schematisch Ansichten einer gewinkelten oszillierenden Düse nach einem Aspekt der Erfindung.
Figur 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Reinigungsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung.
Figuren 5a, 5b und 5c zeigen Details zu einer Reinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung
Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
Die Figuren 1a, 1 b und 1 c zeigen schematisch verschiedene Ausgestaltung von Fluidoszillatoren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese sind für den Einsatz in oszillierenden Düsen 20 gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung geeignet. Allerdings sind die vorliegenden Erfindungen nicht auf diese Ausführungen der Fluidoszillatoren beschränkt. Generell sind alle Arten von Fluidoszillatoren geeignet.
Durch einen Einlass 1 kann das Fluid in den Strömungsraum eintreten. Gegebenenfalls kann, wie in Figur 1 c gezeigt, eine Beschleunigungsdüse z.B. in Form einer Verjüngung vorgesehen sein. Das Fluid tritt danach in die Oszillationskammer 3 ein. Je nach Art des Oszillators können in der Oszillationskammer 3 Strömungshindernisse 6 in Form von Inseln 6 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch noch Rückstrom kanäle 4 vorgesehen sein, die Teile des Fluidstroms wieder in Richtung des Einlasses 1 zurückführen. Am Auslass 7 verlässt das Fluid den Oszillator dann als oszillierender Strahl 10.
Bei der Ausführung in Figur 1 a geht die Strömung gerade durch den Oszillator, das heißt dir Richtung des Einströmens in den Einlass 1 liegt in der Ebene des oszillierenden Strahls 10. Bei den Ausführungen nach Fig. 1 b und 1 c ist der Strömungseinlass 1 von unten. Eine Umlenkung der Strömung erfolgt vor dem eigentlichen Oszillator.
Figur 2 zeigt eine gewinkelte oszillierende Düse 20 nach einem Aspekt der Erfindung. In dieser Ausführung wird das Fluid über einen Einlass 1 in die Düse 20 eingeleitet. Vorteilhaft, wenn auch nicht zwingend notwendig, wird das Fluid dann durch eine Beschleunigungsdüse 2 über den Oszillatoreinlass 3a in die Oszillatorkammer 3 geleitet. In Figur 2 ist ein Oszillator dargestellt, der zwei Rückführkanäle 4 umfasst. An der Stelle, an der in den bekannten Oszillatoren der Auslass 7 angeordnet ist, hat die Düse in Figur 2 eine Einschnürung 5. Danach wird das Fluid durch zwei Kanäle 12 geleitet, die durch eine Insel 6 getrennt sind. Es ist sehr vorteilhaft, wenn die Kanäle und die Insel 6 einen hohen Grad an Symmetrie aufweisen. Insbesondere kann die Insel 6 kreisförmig, elliptisch, tropfenförmig oder ähnlich ausgeführt sein. Hinter der Insel 6 werden die Kanäle 12 wieder zusammengeführt, und das Fluid verlässt im Anschluss als oszillierender Strahl über deinen Auslass 7 die Düse 20. Der Bereich zwischen Einschnürung 5 und Auslass 7 wird als Nachlaufbereich 11 bezeichnet. Der Nachlaufbereich 11 bildet hier zusammen mit dem Oszillator das Innere der Düse 20. Um zu erreichen, dass der oszillierende Strahl 10 und die Einlaufrichtung nicht in derselben Ebene liegen, ist die oszillierende Düse 20 gewinkelt ausgeführt. Um die Wirkung des Oszillators nicht zu stören, wird die Düse 20 innerhalb des Nachlaufbereichs um einen Austrittswinkel abgewinkelt. Dieser Austrittswinkel kann vorteilhafterweise zwischen 1 ° und 90°, insbesondere zwischen 5° und 45° betragen. In Figur 2 ist exemplarisch ein Winkel von 30° dargestellt. Um ein Aufweiten des oszillierenden Strahls 10 nach dem Auslass 7 zu vermeiden, ist in der Düse 20 in Figur 2 eine Lippe 8 vorgesehen. Diese verhindert das Ausweichen des Strahls 20 nach unten. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Lippe 8 vorgesehen ist, die das Ausweichen des Strahls nach oben verhindert. Die Lippe 8 bzw. Lippen 8 sind in Figur 2 nicht gewinkelt bzw. gekrümmt, sondern gerade ausgeführt. Ein Abwinkeln oder Krümmen der Lippen 8 ist zum Umlenken des Strahls auch nicht notwendig, da das Abwinkeln bereits vorher im Inneren der Düse 20 geschieht. Trotzdem kann es in einigen Fällen sinnvoll sein, im Bereich der Lippen 8 eine zusätzliche Krümmung bzw. ein zusätzliches Abwinkeln vorzusehen
Eine solche gewinkelte oszillierende Düse 20 ist für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Insbesondere ist sie hervorragend geeignet für den Einsatz als oszillierende Düse 20 in einer Reinigungsvorrichtung 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung.
In Figur 3 ist wieder eine gewinkelte oszillierende Düse 20 nach einem Aspekt der Erfindung in verschiedenen Ansichten von außen dargestellt. Der Verlauf der innenliegenden Strömungsräume ist als gestrichelte Linien aufgetragen. Dabei bezeichnet B1 die Einlassbreite nach der Beschleunigungsdüse 2, B2 die Breite der Einschnürung 5, B3 die Breite der Kanäle 12 und B4 die Breite des Auslasses 7. Diese vier Breiten B1-B4 haben, verbunden mit der Länge der Lippe 8 Einfluss auf die Ausprägung des oszillierenden Strahls 10. Eine Strahlausbreitung von 120° in der Strahlebene, die sich als sehr vorteilhaft herausgestellt hat, kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Breiten B1 und B2, also Einlassbreite und Breite der Einschnürung gleich sind. Die Breite der Kanäle sowie der Auslassöffnung können etwas breiter sein, als die Einlassbreite B1.
Besonders vorteilhaft ist hierbei die Kombination:
B2= B1
B3 = 1 ,25*B1
B4 = 1 ,5 *B1 Die Absolutwerte für diese Breiten hängen natürlich stark von der Anwendung und den gewünschten Durchflussmengen ab. Für eine Anwendung als oszillierende Düse 20 in einer Reinigungsvorrichtung 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Breite B1 beispielsweise zwischen 1 mm und 5mm, insbesondere bei 2mm gewählt werden.
Vorteilhafterweise bleibt die Geometrie der Strömungsräume über ihre gesamte Höhe gleich. Bei der Ausführung in Figur 2 ist die Höhe H gleich der Einlassbreite B1 gewählt. Dies ergibt einen quadratischen Querschnitt des Einlasses 1.
Vorteilhafterweise kann die Länge der Lippe 8 mindestens dreimal so lang sein, wie die Einlassbreite B1. Dies ist vorteilhaft zur Erzielung eines in Normalenrichtung gebündelten Strahls 20.
Somit weist eine sehr vorteilhafte Ausführung der oszillierenden Düse die Maße auf:
Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Düsen 20 weisen jeweils am Fuß ein Gewinde auf. Dies ist vorteilhaft zur Verbindung mit einer Fluidzuleitung. Alternativ kann diese Verbindung beispielsweise aber auch über eine Steckverbindung erfolgen. In beiden Fällen ist ein einfacher Austausch der Düsen 20 möglich. Je nach Anwendungen können aber auch andere Verbindungstypen, insbesondere auch nicht lösbare Verbindungen mit der Fluidzuleitung vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt einer Reinigungsvorrichtung 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Eine solche Reinigungsvorrichtung 100 ist insbesondere als Reinigungsvorrichtung 100 für eine Saugwalze 130, für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn verwendbar. An eine Verteilleitung 110, die als Verteilrohr 110 ausgeführt sein kann, ist eine Vielzahl von Reinigungsdüsen 120a, 120b angebracht. Diese können von der Verteilleitung 110 mit einem Reinigungsfluid wie beispielsweise Spritzwasser versorgt werden. Das Reinigungsfluid kann über einen einzelnen Fluidanschluss 111 oder über mehrere Fluidanschlüsse 111 der Verteilleitung 110 zugeführt werden. Die Reinigungsdüsen sind in Figur 4 alle als oszillierende Düsen 20 ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Reinigungsdüsen als gewinkelte oszillierende Düsen 20 ausgestaltet sind; beispielsweise solche, wie in den Figuren 2 und 3 beschrieben. Die Ausführung in Figur 4 weist eine erste Menge 120a und eine zweite Menge 120 von gewinkelten Reinigungsdüsen auf, wobei sich der Austrittswinkel der Strahlebene der ersten Menge 120a und der zweiten Menge 120b voneinander unterscheiden. Ein Unterschied von 5° - 10° bei den Winkel ist häufig vorteilhaft. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Austrittswinkel der ersten Menge 120a 30°, und der Austrittwinkel der zweiten Menge 120b 35° beträgt
Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen zwei benachbarten Reinigungsdüsen zwischen 150mm und 350mm beträgt. In Figur 4 ist eine Reinigungsvorrichtung 100 dargestellt, bei der der Abstand der Reinigungsdüsen zueinander variiert. Die Reinigungsdüsen sind dabei beispielsweise in Zweiergruppen aus einer Düse der ersten und der zweiten Menge zu positioniert. Dies kann vorteilhaft sein, wie im Folgenden anhand von Figur 5 c erläutert
Alternativ kann der Abstand benachbarter Reinigungsdüsen aber auch gleich sein, beispielsweise 250 mm. Allerdings kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass in Regionen, wo mit weniger Verschmutzung zu rechnen ist - beispielsweise am Rand einer Saugwalze 130 - größere Abstände zwischen den Reinigungsdüsen vorgesehen sind, als in den übrigen Regionen.
Anhand der Figuren 5a, 5b und 5c soll ein mögliches Verfahren zur Positionierung der Reinigungsdüsen in einer Reinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung. In Figur 5a ist die Einbausituation einer Reinigungsvorrichtung 100 in einer Saugwalze 130 dargestellt. Die Verteilleitung 110 verläuft dabei parallel zur Ache der Saugwalze 130, oder zumindest weitgehend parallel. Die Reinigungsvorrichtung 100 umfasst beispielsweise eine erste Menge 120a und eine zweite Menge 120 b von gewinkelten oszillierenden Düsen 20, die abwechselnd angeordnet sind. Die jeweiligen Austrittswinkel sind mit Q1 und Q2 bezeichnet. Der Abstand der Reinigungsvorrichtung 100 zum Mantel der Saugwalze 130 (gemessen vom Austrittspunkt des Strahls aus der Düse) beträgt Id. Figur 5b zeigt eine Vorrichtung wie in Figur 5a in der Draufsicht. Man erkennt dabei den Oszillationswinkel 0W, also den Winkel, den der oszillierende Strahl 10 beim Oszillieren überstreicht. Dieser Oszillationswinkel kann beispielsweise zwischen 90° und 170° liegen. Wie in Figur 5b zu erkennen, können die Düsen 20 so angeordnet sein, dass sich bei benachbarten Düsen die Bereiche, in denen die Strahlen 10 oszillieren, überlappen. Hier ist es dann vorteilhaft, wenn jeweils benachbarte Düsen 20, 120a, 120b unterschiedliche Austrittswinkel Q1 , Q2 aufweisen. Dadurch liegen die Strahlebenen benachbarter Düsen so im Raum, dass sich die Strahlen nicht berühren und dadurch stören können. Wir in Figur 5a zu erkennen, trifft der Strahl der ersten Menge Q1 über dem Strahl der zweiten Menge Q2 am Mantel der Saugwalze 130 auf.
Figur 5c veranschaulicht, weshalb ein Überlappen benachbarter Strahlbereiche gemäß einem Aspekt der Erfindung nicht nur problemlos möglich, sondern auch vorteilhaft ist. Die Grafik zeigt den Volumenstrom an Fluid von vier benachbarten oszillierenden Düsen 20. Man erkennt dabei ein typisches ,M-Profil‘, das heißt, dass in der Mitte des überstrichenen Bereiches weniger Fluid pro Zeiteinheit auf die Saugwalze 130 auftrifft, als zu den Rändern hin. Dies ist generell typisch für Oszillatoren. Wie beschrieben kann die Verteilung des Fluids durch Verwendung eines Nachlaufbereichs 11 vergleichmäßigt werden, wodurch breitere Oszillationswinkel 0W bzw. größere überstrichene Bereiche bs möglich werden. Dadurch kann die Reinigungsvorrichtung 100 mit weniger Düsen 20 realisiert werden. Man erkennt, dass die Düsen der ersten Menge 120 a, so positioniert sind, dass sich ihre Strahlen nicht berühren. Die Düsen der zweiten Menge 120b können nun so positioniert werden, dass die Regionen mit hohem Volumenstrom des Fluid dort sind, wo bei den Düsen der ersten Menge 120a ein geringerer Volumenstrom auftrifft, und umgekehrt. Somit kann erreicht werden, dass im Mittel der Mantel der Saugwalze 130 - bzw. auch andere zu reinigende oder zu befeuchtende bewegte Flächen - gleichmäßig über die Breite mit Fluid beaufschlagt wird.
Die Größe bs im Figur 5c beschreibt im Übrigen die Breite des vom oszillierenden Stahl 10 überstrichenen Bereiches. Mit Hilfe des Oszillationswinkels 0W und des Abstands der oszillierenden Düse 20 zum Mantel der Saugwalze 130 ergibt sich diese Breite aus
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bv=2ld tan-r- Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Reinigungsdüsen, wie in Figur 4 dargestellt, in Zweiergruppen aus einer Düse der ersten und der zweiten Menge zu positionieren. Diese beiden Düsen einer Gruppe haben den Abstand IA, während der Abstand zur ersten Düsen der nächsten Zweiergruppe IB beträft. Dabei ist bevorzugt IA= 0.25 bs und IB=0.75 bs. Dadurch ergibt sich eine besonders homogene Reinigung der Saugwalze 130. Allgemeiner sollten die Abstände als
gewählt werden.
Bezugszeichenliste
1 : Einlass
2: Beschleunigungsdüse 3: Oszillationskammer
3a: Oszillatoreinlass
4: Rückstromkanäle
5: Einschnürung
6: Insel
7: Auslassöffnung
8: Lippe
9: Austrittswinkel
10: oszillierender Strahl
11 : Nachlaufbereich
12: Kanal
15: Strömungskammer
20: oszillierende Düse
100: Reinigungsvorrichtung
110: Verteilleitung
111 : Fluidanschluss
120a: erste Menge
120b: zweite Menge
130: Saugwalze B1 : Einlassbreite
B2: Breite der Einschnürung
B3: Breite der Kanäle
B4: Breite der Auslassöffnung
H: Höhe der Strömungskammer Q1 , Q2 Austrittswinkel
0W Oszillationswinkel

Claims

Patentansprüche
1. Oszillierende Düse (20), insbesondere für eine Reinigungsvorrichtung (100), wobei die oszillierende Düse (20) einen Fluidoszillator mit einer
Oszillationskammer (3) umfasst und die oszillierende Düse (20) gewinkelt ausgeführt ist, so dass die Strahlebene im inneren der Düse (20) umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung nach der Oszillationskammer (3) erfolgt.
2. Oszillierende Düse (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid nach der Oszillationskammer (3) über zwei durch eine Insel (6) getrennte Kanäle (12) geführt wird, und die Umlenkung der Strahlebene in diesem Nachlaufbereich (11 ) erfolgt.
3. Oszillierende Düse (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlebene um einen Winkel zwischen 1 ° und 90°, insbesondere zwischen 5° und 45° umgelenkt wird.
4. Oszillierende Düse (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Austritt der oszillierenden Düse
(20) zumindest eine Lippe (8) vorgesehen ist, um ein Aufweiten des Strahls (10) senkrecht zur Strahlebene zu verhindern.
5. Oszillierende Düse (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oszillierende Strahl (10) einen Oszillationswinkel im Bereich zwischen 90° und 170°, besonders bevorzugt 120° überstreicht.
6. Oszillierende Düse (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (20) ganz oder teilweise aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht. 7. Oszillierende Düse (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (20) einstückig ausgeführt ist.
8. Reinigungsvorrichtung (100) insbesondere für eine Saugwalze (130), für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei die Reinigungsvorrichtung (100) eine Verteilleitung (110) umfasst, sowie eine Anzahl von Reinigungsdüsen (20), die über die Verteilleitung (110) mit einem Reinigungsfluid versorgbar sind dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, insbesondere alle Reinigungsdüsen als oszillierende Düsen (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt sind. 9. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Menge (120a) und eine zweite Menge (120b) von oszillierenden Düsen (20) vorgesehen ist, wobei sich der Austrittswinkel (Q1 , Q2) der Strahlebene der ersten Menge (120a) und der zweiten Menge (120b) voneinander unterscheiden.
10. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd je eine oszillierende Düse der ersten Menge (120a) und der zweiten Menge (120b) angeordnet sind.
11. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Austrittswinkel der Strahlebene der ersten Menge (120a) und der zweiten Menge (120b) um mehr als 2°, insbesondere zwischen 5° und 25° unterscheiden.
12. Reinigungsvorrichtung (100) nach der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsdüsen über eine lösbare Verbindung, insbesondere eine Schraub- oder Steckverbindung mit der Verteilleitung verbunden sind.
13. Reinigungsvorrichtung (100) nach der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsdüsen in einem Abstand von weniger als 500mm, insbesondere zwischen 150mm und 350mm angeordnet sind.
14. Saugwalze (130) für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugwalze
(130) zumindest eine Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 umfasst.
15. Saugwalze (130) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (100) im Inneren der Saugwalze (130) angeordnet ist.
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