JP4253502B2 - 水噴流を用いて製品ウェブをハイドロダイナミックに負荷するための方法および液体噴流を発生させるためのノズルビーム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、１０００バールまでの高圧で液体を、ノズルビームの、働き巾もしくは作業幅にわたって延在したノズルストリップに列式に密に並んで配置された微細なノズル開口から、ノズルビームに対して向かい合わせに前進する製品ウェブ（Ｗａｒｅｎｂａｈｎ）に対して噴射する、フリース（Ｖｌｉｅｓ）、薄織物（Ｔｉｓｓｕｅ）、織物（Ｇｅｗｅｂｅ）または編み物（Ｇｅｗｉｒｋｅ）を液体噴流でハイドロダイナミックもしくは流体動力学的に負荷もしくは衝打するための方法に関する。
【０００２】
アメリカ合衆国特許第５８７０８０７号明細書により、ノズル穴の列をノズルストリップに極めて密に相並んで配置し、場合によっては２つの穴列を相並ばせて設けることが公知であって、その際に、穴はノズルストリップの全長にわたってずらして交互に分布されている。これによって、連続的に相並んで配置された水噴流もしくはウォータージェットから成るウォーターカーテン（Ｗａｓｓｅｒｖｏｒｈａｎｇ）を可能にし、その都度の水噴流の圧痕に基づく製品ウェブ上の線形マーキングも回避される。水噴流は、ノズルストリップの、精密に製作された穴内で形成され、これに関してはアメリカ合衆国特許第３４０３８６２号明細書を参照するとよい。
【０００３】
いくつかの使用例では、より大量の水が、製品ウェブに対する所望の効果を扱うために有利である。これは、例えばハイドロダイナミックな交絡（Ｖｅｒｎａｄｅｌｕｎｇ）を用いたホールフリース（Ｌｏｃｈｖｌｉｅｓｅｎ）の製作時が例として挙げられる。しかし、より多くの水を通流させるために、ノズル穴の直径を拡大することは望ましくない。それというのは、そのことで水噴流の作用が、同時に実施したいフリースの交絡凝固時に弱まってしまうからである。
【０００４】
その一方で以下のような場合も考えられる。つまり、直接的に相前後して、但し、ノズルストリップに場合によっては相対的にずらされて配置されたノズル穴の２つの列におけるよりも大きな間隔を置いて、ノズル噴流が製品ウェブに衝突すべき場合に、不可避的に必要となる、相並んで配置された２つの完体のノズルビームの間隔は極めて大きくなってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、内部にシールされて支承されたノズルストリップを備えた従来のノズルビームにおいて、より大量の液体またはより多くのノズル噴流を密に並べて製品に作用させることができるようにするための解決策を見出すことにある。この課題を解決するために本発明では、不変に、噴射される液体を均等に製品ウェブの働き巾にわたって分配し、但し、搬送方向で相前後して１つより多くの水噴流を同時に、前進する製品ウェブの小さな領域に衝突させるようにした。このことが有する利点は、より大量の液体を同時に、製品ウェブの前進する方向で見て複数のノズルストリップの複数の水噴流によって、製品ウェブにおける単数又は複数の衝突箇所に噴射することができることである。この関連で考えられるのは、ライン状に搬送方向で相前後して、１つより多くの水噴流を同時に、前進する製品ウェブの、１〜２０ｃｍの間の、有利には８ｃｍの小さな領域に衝突させることである。
【０００６】
このアイディアは、アメリカ合衆国特許第３２１４８１９号明細書またはアメリカ合衆国特許第３８７３２５５号明細書に記載された解決策とは区別することができる。そこには、製品ウェブの働き巾にわたって延在するノズルビームは開示されていない。先行公知の単ノズルが部分的に互いに向き合って方向付けられており、それによって、同じく水が、前進するフリースの一箇所に集中的に噴射されるが、これは点的に一箇所に噴射するだけで、全働き巾にわたって噴射するのではない。仮にノズルがスリット形に働き巾にわたって延在していたとしても、そのアイディアを本発明に転用することは不可能である。ここでは微細なノズル噴流を生ぜしめることが課題となっており、それは、圧力室と圧力分配室とを備えた先行公知のノズルビーム構造によってのみ可能である。上記両アメリカ合衆国特許明細書に記載されたアイディアを、ここで必要となる、アメリカ合衆国特許第５８７０８０７号明細書に記載されたノズルに転用したとしても、邪魔になるハウジングの寸法を阻止するという、本発明による効果を得ることはできない。
【０００７】
ノズルビームにおいて、搬送方向で相前後して配置された複数の水噴流を生ぜしめる、本発明による原理的なアイディアにより、模様のような種々異なる効果も得られる。ノズルビームが所定の周波数で往復揺動もしくは往復振動する場合、各ノズル噴流によって、線つまり凹部が製品ウェブにプレスされ、模様を成すことができる。水噴流が１つのノズルビームから、所定の間隔を置いて流出し、かつこのノズルビームが所定の周波数で往復揺動するので、相前後していずれにしても２つの線が製品ウェブに描かれ、その線は、製品ウェブの速度に応じて、例えば弁髪模様（Ｚｏｐｆｍｕｓｔｅｒ）、つまり、相対的にずれているかまたはクロスした蛇行線を備えた模様を成すこともできる。このことは、相前後して流出する２つの水噴流に該当し、当然そのうちの複式の水噴流にも該当し、この場合、そのノズル開口は側方に相並んでノズルストリップに加工成形されている。
【０００８】
ノズルビームは、ウェブの働き巾にわたって延在する上側の部分と下側の部分とから成っており、上側の部分にはその全長にわたって、横断面で見て円形の圧力室が配置されており、該圧力室に、圧力下にある液体が例えば端面側で供給されていて、かつ前記圧力室に対して平行に、中間壁に続いて下側の部分に圧力分配室が設けられており、該圧力分配室が前記圧力室に、前記中間壁内に配置された液体貫流孔を介して接続されており、さらに、下部分にノズルストリップがノズルのための孔を備えて液密に施装されている。
【０００９】
この種のノズルビームは欧州特許出願公開第０７２５１７５号明細書から公知である。このノズルビームは、アメリカ合衆国特許第４０６９５６３号明細書またはドイツ民主共和国特許第２２００６０号明細書またはドイツ連邦共和国特許第３７２７８４３号明細書に記載された構造に対して、構造がより簡単であって、それゆえ、予期されている、整備にかかる停止時間も少なくて済むという利点を有している。この構造ではノズルストリップの長さにわたって、液体の均等な分配が保証されている。
【００１０】
製品ウェブを交絡時に搬送するドラムの円周に関して、特に蛇行状の製品ウェブ案内時には、限られた円周領域のみが使用可能であって、この限られた円周領域を覆ってノズルビームが配置され得る。しかし、所望の処理効果を得るためには複数のノズルビームが必要である。ノズルビームは円周方向で見て、減じることのできない一定のスペースを必要とし、これに基づいて、ノズルビームの、ドラム当たりの最大の個数が決定される。
【００１１】
さらに、ノズルビーム当たり、限られた量の液体が製品ウェブに作用され得るにすぎない。しかし、いくつかの処理過程でこの量は十分ではなく、フリースに穴を製作する場合がその例として挙げられ、この場合、個々の繊維は、フリースを通って流れる大量の水によって穴の周縁に、つまりドラムまたはフリースの同一の箇所に押し流されなければならない。この場合、全装置の全長にわたって設けられた複数のドラムにおいてノズルビームの個数を増大することも不可能である。それというのは、穴を製作するためには、例えば欧州特許出願公開第１００１０６４号明細書に記載された、穴のための突起を備えたドラムを１つだけ使用することが可能であるからである。
【００１２】
これらの問題は、ノズルビームを形成するハウジング内に、ノズル穴のための孔を備えた２つのノズルストリップが施装されていると解決されることができ、その際、有利には、両ノズルストリップは密に並んでノズルビームのハウジング内に配置されているべきである。それによって、さもなければ２つ相並んで配置されていたはずの、水接続部に基づいていずれにしても互いに間隔を置いて機械フレーム内に固定されていなければならないノズルビームの少なくとも１つの壁が省略される。最適な構造のために、１つのノズルビームハウジング内において両ノズルストリップに、圧力室とこれに引き続いて圧力分配室とがそれぞれ１つずつ、液体の供給と分配のために対応配置されているべきであって、このことによって、両圧力分配室も、場合によっては圧力室も密に並んで、ノズルビームの１つのハウジング内に配置されている。この種の「複式（Ｄｕｐｌｅｘ）」・ノズルビームにより、いずれにせよ、ドラム例えば突起付ドラムの、利用可能な円周にわたって、より多くのノズルストリップを配置することができ、別の言い方をすれば、より多くの水噴流を作用させることができる。
【００１３】
この構造によって、製品ウェブに衝突する水噴流の円周方向間隔に影響を及ぼすこともできる。２つのノズルストリップが密にノズルビーム内に配置されている場合に、いずれにしても後続の水噴流カーテンに対する間隔がより密である以外に、その都度相前後して配置された圧力分配室の両ラインも、これに付随したノズルストリップと共に、１つのノズルビームハウジング内で斜めに互いに向かい合って閉じるように向けられていることができ、それによって、製品ウェブに衝突する水噴流は矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられていて、ひいては衝突箇所においてさらに密に並んで配置されているようになっている。ハウジング内で両ノズルストリップにより生ぜしめられた両ノズル噴流の交点は製品自体の上にあってもいいし、製品の背面にあってもよい。矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられた液体噴流の傾きを、製品ウェブを直接的にノズルビームの下に配置していてかつその製品ウェブを搬送しているドラムの直径にのみ適合させ、それによって、水噴流がいずれにしても垂直に製品ウェブに当たるようにすることも勿論可能である。
【００１４】
２つのノズルストリップからの水噴流が極めて密に並んで製品ウェブに衝突するべきである場合、またはそれ以上に両者が交わるべきである場合には、両ノズルストリップにとって有利であることは、唯一の圧力室をノズルビーム内に使用し、この圧力室孔をその都度の液体貫流孔によってダブルに起動制御することである。
【００１５】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１６】
ジェットヘッドとも呼ばれるノズルビーム（Ｄｕｅｓｅｎｂａｌｋｅｎ）は原理的に、欧州特許出願公開第０７２５１７５号明細書に記載されているような部分から成っている。その点で、上記欧州特許出願公開第０７２５１７５号明細書の開示に関連付けられる。
【００１７】
ノズルビームは、２つの長手方向孔２，３を備えたハウジング１から成っている。２つの長手方向孔２，３は中間壁４によって互いに隔てられており、中間壁４内に、孔２，３を連通する貫流孔５が配置されている。貫流孔に対向して位置して、つまり孔３の他方の側に並んで、より狭幅のスリット６が液体の流出のために設けられている。この基本構造を備えたノズルビームは変わらずここでも有利である。ハウジングの上側の部分に設けられた、圧力室として働く孔２内に端面側で、１０００バールまでの高い圧力下に置かれた水が流入し、この水はノズルビーム全体に沿って貫流孔５により、ハウジングの下側の部分に配置された圧力分配室３内に分配される。図示の装置の場合、ハウジング１の下面にベース部分が、ここでは図示されていない多数のねじにより固定されている。ベース部分において溝８内に、液体噴流を生ぜしめるために必要なノズルストリップ７が支承されている。それにより、液体噴流は、ノズルストリップ７の下の中央に形成されたスリット９を通ってノズルビームから噴出し、例えばドラム１０上で案内された製品ウェブに衝突する。
【００１８】
図１に示したノズルビームの場合、ハウジング１内に圧力室のための２つの孔２，２′と、圧力分配室のための２つの孔３，３′とが加工成形されている。要するにこのことによって、１つのハウジング１内に、上に挙げたすべての孔および部分を備えた２つのノズルビームが配置されていることになり、このことは結果として、１つのハウジングを節減し得ることを意味する。図１に示された新しいハウジングは確かに横の寸法の点で大きいものになってしまうが、先行公知の構造での２つのビームに比べれば小さい。
【００１９】
ノズルビームをこのように形成したことに基づいて、両方のノズルストリップ７，７′は、２つの個別のノズルビームの場合に比べて、より近接に相並んで配置されているので、先行公知の場合に比べて、ドラム１０に対してより多くのノズルストリップを配置することができ、それにより生ぜしめられた、より多くの液体噴流を衝突させることができる。
【００２０】
そこで図１に示した構造は、製品ウェブが、水平に案内されたベルト上で案内されている場合を想定している。ウェブがドラム上で案内されている場合は、図２に示した構造が望ましく、この構造では、両ノズルストリップ７，７′の水噴流はドラム案内式であっても製品ウェブに対して垂直に衝突する。このことが可能であるのは、圧力室２，２′は事実上不変に、但し両圧力分配室３′′，３′′′を相対的にずらして穿孔し、その結果、貫流孔５′′，５′′′とスリット６′′，６′′′とが並んで矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられているからである。
【００２１】
図１、図２に示したノズルビームは、個々に認識可能な多様な線を有する線模様を製作するためにも使用され得る。有利には、このためにビーム１は５０Ｈｚまでの所定の周波数で、有利には２０Ｈｚで往復揺動すべきである。両ノズルストリップ７，７′からの水噴流は互いの間隔に基づいて、ウェブの、前方への進行時に時間的にずれて製品ウェブに衝突するので、ビームの揺動時に各種の線模様が製品ウェブに水噴流によってプレスされることができる。加えて、ノズルストリップに特別な穿穴によってノズル孔または孔の群が比較的大きな間隔を置いて設けられていてもよい。穿穴はストリップの端部で、最も外側の端部に対して種々異なる間隔を置いて開始することもでき、つまり原点位置（Ｎｕｌｌｐｕｎｋｔｓｔｅｌｌｕｎｇ）を変えることができる。さらに、２つの異なる種類の交絡を１つのノズルビームで製作する可能性がある。第１のノズルストリップでフリース製品の全面的な交絡を生ぜしめ、第２のノズルストリップで模様、例えばどのような種類であるかは問題ではない平行な線を備えた縞模様を与えることができる。
【００２２】
矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられた水噴流の傾きに関して、この傾きを更に拡大するには、図３に示されているように、相前後して配置された部分６′′，３′′，５′′，２のラインと、これに対応する６′′′，３′′′，５′′′，２′のラインとを適当に矢形にハウジング１内に配置し、それによって、ノズルストリップ７，７′において生ぜしめられた水噴流１１が、この度可能なより大きな傾きのためにドラム１０上の製品において合流する前提条件が整えられている。２つの圧力室２，２′の代わりに、図３に示した構造は唯一の圧力室で済ませることも可能であって、この唯一の圧力室に両貫流孔５′′，５′′′が開口している。当然、これは別の実施例においても可能である。これによって、公知の場合に可能であったよりも大量の水を、ウォータービーム（Ｗａｓｓｅｒｂａｌｋｅｎ）の、シャープに焦点を合わせられた微細な水噴流を用いて、同時に同一片の製品に提供することができる方法が実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 「複式」・ノズルビームの横断面図である。
【図２】 同じく、斜めに互いに向かい合って向けられたノズル噴流を有する「複式」・ノズルビームの横断面である。
【図３】 同じく、斜めに互いに向かい合って向けられたノズル噴流を有していて、該ノズル噴流が製品ウェブ上で合流している「複式」・ノズルビームの横断面である。

Claims (28)

1. １０００バールまでの圧力で液体を、ノズルビームの巾にわたって延在したノズルストリップに単数または複数の列の一群で並んで配置されたノズル開口から、ノズルビームに対して向かい合わせに前進する製品ウェブに対して噴射する、製品ウェブを液体噴流でハイドロダイナミックに負荷するための方法において、噴射される液体を均等に製品ウェブの巾にわたって分配し、搬送方向で相前後して１つより多くの水噴流を１つのノズルビームから同時に、前進する製品ウェブの領域に衝突させることを特徴とする、水噴流を用いて製品ウェブをハイドロダイナミックに負荷するための方法。
2. 製品ウェブがフリース、薄織物、織物または編み物である、請求項１記載の方法。
3. 噴射される液体を均等に製品ウェブの巾にわたってノズルビームから分配し、ライン状に搬送方向で相前後して、１つより多くの水噴流を同時に１つのノズルビームから、製品ウェブの１〜２０ｃｍの間の領域に衝突させる、請求項１または２記載の方法。
4. 水噴流を製品ウェブの８ｃｍの領域に衝突させる、請求項３記載の方法。
5. 液体を同時に、１つのノズルビームからの複数の水噴流によって、製品ウェブのそれぞれ１つの衝突箇所へ噴射する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. １つのウォータービームによって、複数の異なる種類の模様を製品ウェブに与える、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 全面的な交絡と縞模様形成とを製品ウェブに与える、請求項６記載の方法。
8. １つのノズルビームのノズルストリップを、該ノズルビームごと、ノズルストリップの長手方向で往復運動させる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. ノズルストリップの運動を５〜５０Ｈｚの周波数で実施する、請求項８記載の方法。
10. ノズルストリップの運動を２０〜２５Ｈｚの周波数で実施する、請求項８または９記載の方法。
11. 前進する製品ウェブの速度に関連して、複数の異なる種類の模様を、ノズル孔からの複数の水噴流によって製品ウェブにプレスする、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法を実施するためのノズルビームであって、該ノズルビームが、ノズルビームに沿ってドラムまたは無端ベルトを用いて案内された製品ウェブの繊維をハイドロダイナミックに噴流負荷するための液体噴流を発生させる装置に設けられており、ノズルビームが、製品ウェブの巾にわたって延在する上側の部分と下側の部分とから成っており、上側の部分にはその全長にわたって、横断面で見て円形の圧力室が配置されており、該圧力室に、圧力下にある液体が供給されていて、かつ前記圧力室に対して平行に、中間壁に続いて下側の部分に圧力分配室が設けられており、該圧力分配室が前記圧力室に、前記中間壁内に配置された液体貫流孔を介して接続されており、さらに、下部分にストリップ形のノズル金属薄板が、ノズルのための、単数または複数の列で加工成形された孔を備えて液密に支承されている形式のものにおいて、ノズルビームを形成したハウジング（１）内に、２つのノズルストリップ（７，７′）が、ノズル穴のための孔を備えて支承されていることを特徴とする、液体噴流を発生させるためのノズルビーム。
13. 両ノズルストリップ（７，７′）が０．５〜２０ｃｍの間隔で、ノズルビームのハウジング（１）内に配置されている、請求項１２記載のノズルビーム。
14. １つのノズルビームハウジング（１）内において、両ノズルストリップ（７，７′）に、それぞれ１つずつの、圧力室（２，２′）とこれに連通した圧力分配室（３，３′）とが液体の供給および分配のために対応配置されている、請求項１２または１３記載のノズルビーム。
15. 両方の圧力室と圧力分配室とが密に並んで、ノズルビームの１つのハウジング（１）内に配置されている、請求項１４記載のノズルビーム。
16. ノズルビームのノズルビームハウジング（１）内に、唯一の圧力室（２′′）と２つの圧力分配室（３′′，３′′′）とが、これらに対応配置された２つのノズルストリップ（７，７′）を備えて配置されている、請求項１２から１５までのいずれか１項記載のノズルビーム。
17. ノズルビームのノズルビームハウジング内に、唯一の圧力室と、同じく唯一の圧力分配室とが、これらに対応配置された２つのノズルストリップを備えて配置されている、請求項１２から１６までのいずれか１項記載のノズルビーム。
18. それぞれ相前後して配置された圧力室と圧力分配室との両ラインが、付随する貫流孔と共に、１つのノズルビームハウジング内で平行に相並んで方向付けられており、ノズルストリップと、同じくノズルストリップ支承部とが傾いて互いに向かい合って閉じるように向けられており、それによって、製品ウェブに衝突する水噴流が、矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられていて、ひいては衝突箇所でさらに近接に並んで配置されているようになっている、請求項１２から１７までのいずれか１項記載のノズルビーム。
19. それぞれ相前後して配置された圧力室および圧力分配室（４′′′，６′′′；４′′，６′′）の両ラインが、付随するノズルストリップ（７，７′）と共に、１つのノズルビームハウジング（１）内で傾いて互いに向かい合って閉じるように向けられており、それによって、製品ウェブに衝突する水噴流が、矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられていて、ひいては衝突箇所でさらに近接に並んで配置されているようになっている、請求項１２から１８までのいずれか１項記載のノズルビーム。
20. １つのノズルビーム内で隣接した両ノズルストリップ（７，７′）からのノズル噴流が、ノズルビーム内でのノズルストリップ（７，７′）の向きに基づいて製品ウェブ上で合流する、請求項１９記載のノズルビーム。
21. １つのノズルビーム内で隣接した両ノズルストリップのノズル噴流が、ノズルビーム内でのノズルストリップの向きに基づいて製品ウェブの背面で合流する、請求項１９記載のノズルビーム。
22. 矢形に互いに向かい合って閉じるように向けられた液体噴流の傾きが、２つのノズルストリップを備えたノズルビームの下側に直接的に製品ウェブを配置すると共に該製品ウェブを搬送するドラム（１０）の直径に適合されており、それによって、水噴流が垂直に製品ウェブに衝突するようになっている、請求項１９記載のノズルビーム。
23. 請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置において、ノズルストリップにノズル穴が設けられており、該ノズル穴が互いに１〜２０ｍｍの間隔を置いて配置されていることを特徴とする装置。
24. 複数のノズル穴が直接的に相並んで配置されていて、該ノズル穴の群が同じく１〜２０ｍｍの間隔をおいて次の群から互いに離れて配置されている、請求項２３記載の装置。
25. ノズルストリップの、搬送方向で相前後して配置されたノズル穴が、ずれて相並んで配置されている、請求項２３または２４項記載の装置。
26. ノズルストリップの第１のノズル穴が、ノズル穴の、側方の原位置を後続のノズルストリップのノズル穴に対して側方にずらしてあることを除いては、同じ間隔を置いて設けられている、請求項２５記載の装置。
27. １つのノズルビームに、２つの異なる種類のノズルストリップが備え付けられている、請求項２３から２６までのいずれか１項記載の装置。
28. 面的な交絡のための密に並んで配置されたノズル穴を備えた第１のノズルストリップと、材料搬送方向で見て後続の、線形成を製作するために互いに第１のノズルストリップのノズル穴よりも大きな間隔を置いて加工成形されているノズル穴を備えた第２のストリップとが設けられている、請求項２７記載の装置。

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