WO2015039950A1 - Zweistoffdüsenanordnung - Google Patents

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Voith Patent Gmbh
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    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/027—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated

Definitions

  • the invention relates to a two-fluid nozzle arrangement for acting on a material web having at least one mixing chamber into which a gaseous and a liquid medium are passed in order to form a liquid-gas mixture.
  • the moistening devices formed therewith are used in paper, tissue and board production, in particular in front of the calender. With the aid of the moistening device, water mist can be applied to the fibrous web in order to increase the moisture of the fibrous web so as to achieve, for example, a higher surface quality in the calender.
  • the moistening devices known from the prior art comprise a nozzle carrier plate and a plurality of nozzles distributed in the cross-machine direction over the web width of the fibrous web, by means of which a moisture mist can be generated.
  • nozzle carrier plate and a plurality of nozzles distributed in the cross-machine direction over the web width of the fibrous web, by means of which a moisture mist can be generated.
  • nozzles distributed in the cross-machine direction over the web width of the fibrous web, by means of which a moisture mist can be generated.
  • the object of the invention is therefore to allow a uniform humidification with a compact unit as possible.
  • the object has been achieved in that the liquid-gas mixture is sprayed through a plurality of outlet openings on the material web.
  • the nozzle arrangement can take over the function of several two-fluid nozzles, which has a corresponding effect on the cost and the required space.
  • the outlet openings should be arranged in at least one row, preferably running transversely to the material web. Furthermore, the gaseous medium should first be divided into the nozzle arrangement via a distributor to the outlet openings.
  • the distributor is arranged in the flow direction after the mixing chamber or each outlet opening is assigned a mixing chamber and the mixing chambers are arranged in the flow direction after the manifold.
  • the distributor itself can form the mixing chamber.
  • the liquid medium should be combined with the gaseous medium from one or more metering chambers via one or more metering orifices.
  • the metering chamber may surround the mixing chamber or be arranged in this.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments.
  • Figure 1 a moistening device for a material web 1
  • Figures 2a + b, 3a + b and 4a + b each have a longitudinal and a cross section through different two-fluid nozzle arrangements.
  • the moistening device consists of a plurality of two-fluid nozzle arrangements positioned juxtaposed transversely to the web running direction.
  • the sprayed from the two-fluid nozzle arrangements liquid-gas mixture should ensure a gentle and uniform moistening.
  • Each of the two-fluid nozzle arrangements can be controlled separately, which is a zonal different humidification allowed.
  • the width of the Zweistoffdusenan extract transversely to the web running direction is between 20 and 500 mm, preferably between 30 and 150 mm.
  • Such moistening devices are used in particular in the production or refinement of paper webs and, in particular, in the area of dryer sections, calenders or calenders.
  • liquid-gas mixture in this case a liquid 4 and a gaseous medium 3 are passed into at least one mixing chamber 2. It is essential, however, that the liquid-gas mixture produced in this case is sprayed onto the material web 1 via a plurality of outlet openings 5. This creates a kind of curtain from the liquid-gas mixture.
  • gaseous medium 3 is formed by air or steam, in particular water, coating colors, starch solutions, coating chemicals, polyacrylic acid and its salts, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycols, polysulfonic acids and other long-chain organic ethers are suitable for the liquid medium.
  • the outlet openings 5 are arranged in a row running transversely to the material web 1, but it is also possible to implement several, in particular 2 to 4, parallel rows without any problem.
  • the number of outlet openings 5 is between 1 and 10, preferably between 2 and 5 based on 10 mm Düsenan glovessumble.
  • the outlet openings 5 are preferably bores whose diameter is between 0.2 and 4 mm, in particular between 0.8 and 2 mm.
  • the gaseous medium 3 in the two-substance nozzle arrangement is divided by a distributor 6 onto the outlet openings 5.
  • each outlet 5 is associated with a mixing chamber 2, which are arranged downstream of the distributor 6 in the flow direction. Accordingly, each mixing chamber 2 is formed by a flow channel which leads from the distributor 6 to the corresponding outlet opening 5. In each case, at least one metering opening 8 opens into this flow channel for admixing the liquid medium 4.
  • each sub-metering chamber is fed separately. In this way, the amount of, the gaseous medium 3 supplied liquid medium 4 can be controlled separately.
  • the pressure in the metering chamber 7 is between 5 and 300 kPa, preferably between 10 and 100 kPa.
  • the pressures of the gaseous medium 3 are between 5 and 600 kPa, preferably between 10 and 100 kPa.
  • the mass flow ratio between gaseous 3 and liquid 4 medium is preferably between 1: 1 and 200: 1.
  • the two-fluid nozzle assembly also has only one mixing chamber 2, in which a plurality of metering orifices 8 from the corresponding metering chamber 7 lead.
  • the dosing chamber 7 encloses the mixing chamber 2.
  • a liquid-gas mixture is formed in the mixing chamber 2, which is then divided by the manifold 6 and the outlet openings 5 is supplied.
  • the metering chamber 7 is located in the mixing chamber 2 in the two-fluid nozzle arrangement shown in FIGS. 4a + b. Accordingly, the metering openings 8 open into the mixing chamber 2 enclosing the metering chamber 7. Further, in FIG. 4a + b, the gaseous medium 3 becomes laterally injected via openings 9 from an outer chamber 10 into the mixing chamber 2.
  • the admixture of the liquid medium 4 can be made later in the distributor 6, if necessary, so that the distributor 6 forms the mixing chamber 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zweistoffdüsenanordnung zur Beaufschlagung einer Materialbahn (1) mit wenigstens einer Mischkammer (2), in die zur Bildung eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches ein gasförmiges (3) und ein flüssiges (4) Medium geleitet werden. Dabei soll eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits-Gas-Gemisches mittels einer kompakten Einheit dadurch ermöglicht werden, dass das Flüssigkeits-Gas-Gemisch über mehrere Austrittsöffnungen (5) auf die Materialbahn (1) versprüht wird.

Description

Zweistoffdüsenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Zweistoffdüsenanordnung zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit wenigstens einer Mischkammer, in die zur Bildung eines Flüssigkeits- Gas-Gemisches ein gasförmiges und ein flüssiges Medium geleitet werden.
Die damit gebildeten Befeuchtungsvorrichtungen werden in der Papier-, Tissue- und Kartonherstellung, insbesondere vor dem Kalander, eingesetzt. Mit Hilfe der Befeuchtungsvorrichtung kann auf die Faserstoffbahn Wassernebel aufgebracht werden, um die Feuchtigkeit der Faserstoffbahn zu erhöhen, um so zum Beispiel eine höhere Oberflächengüte im Kalander zu erreichen.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Befeuchtungsvorrichtungen umfassen eine Düsenträgerplatte und mehrere in Maschinenquerrichtung über die Bahnbreite der Faserstoffbahn verteilte Düsen, mittels denen ein Feuchtigkeitsnebel erzeugbar ist. Zudem gibt es Ausführungen, die die Möglichkeit bieten, die Feuchtigkeit sektional auf die Faserstoffbahn aufzubringen, um so das Feuchtigkeitsquerprofil der Faserstoffbahn einzustellen.
Dies ist relativ aufwendig und mit einem großen Raumbedarf verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine gleichmäßige Befeuchtung mit einer möglichst kompakten Einheit zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Flüssigkeits-Gas- Gemisch über mehrere Austrittsöffnungen auf die Materialbahn versprüht wird.
Hierdurch kann die Düsenanordnung die Funktion von mehreren Zweistoffdüsen übernehmen, was sich entsprechend auf die Kosten und den erforderlichen Platz auswirkt.
Dies wiederum macht einen relativ kleinen Abstand zur Materialbahn möglich und minimiert so die Überlappung benachbarter Sprühkegel. Im Interesse einer gleichmäßigen Behandlung der Materialbahn sollten die Austrittsöffnungen in wenigstens einer, vorzugsweise quer zur Materialbahn verlaufenden Reihe angeordnet sein. Des Weiteren sollte das gasförmige Medium erst in der Düsenanordnung über einen Verteiler auf die Austrittsöffnungen aufgeteilt werden.
In Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen, den Fluidmengen oder der Art der Fluide kann es vorteilhaft sein, wenn der Verteiler in Strömungsrichtung nach der Mischkammer angeordnet ist oder aber jeder Austrittsöffnung eine Mischkammer zugeordnet ist und die Mischkammern in Strömungsrichtung nach dem Verteiler angeordnet sind.
Außerdem kann der Verteiler selbst die Mischkammer bilden.
Um die Vermischung zu unterstützen, sollte das flüssige Medium von einer gemeinsamen oder mehreren Dosierkammern über eine oder mehrere Dosieröffnungen mit dem gasförmigen Medium zusammengeführt werden.
Die Dosierkammer kann die Mischkammer umschließen oder aber in dieser angeordnet sein. Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
Figur 1 : eine Befeuchtungsvorrichtung für eine Materialbahn 1 und
Figuren 2a+b, 3a+b sowie 4a+b: jeweils einen Längs- und einen Querschnitt durch unterschiedliche Zweistoffdüsenanordnungen.
Gemäß Figur 1 besteht die Befeuchtungsvorrichtung aus mehreren, quer zur Bahnlaufrichtung nebeneinander positionierten Zweistoffdüsenanordnungen. Das von den Zweistoffdüsenanordnungen versprühte Flüssigkeits-Gas-Gemisch soll für eine schonende und gleichmäßige Befeuchtung sorgen. Jede der Zweistoffdüsenanordnungen kann separat gesteuert werden, was eine zonal unterschiedliche Befeuchtung erlaubt. Die Breite der Zweistoffdusenanordnungen quer zur Bahnlaufrichtung liegt zwischen 20 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 150 mm.
Zum Einsatz gelangen derartige Befeuchtungsvorrichtungen insbesondere bei der Herstellung oder Veredlung von Papierbahnen und dort insbesondere im Bereich von Trockenpartien, Glättwerken oder Kalandern.
Zur Bildung des Flüssigkeits-Gas-Gemisches werden hierbei ein flüssiges 4 und ein gasförmiges 3 Medium in wenigstens eine Mischkammer 2 geleitet. Wesentlich ist jedoch, dass das hierbei erzeugte Flüssigkeits-Gas-Gemisch über mehrere Austrittsöffnungen 5 auf die Materialbahn 1 gesprüht wird. Hierdurch entsteht quasi ein Vorhang aus dem Flüssigkeits-Gas-Gemisch.
Dies erlaubt eine sehr kompakte Konstruktion und somit auch einen kleinen Abstand zur Materialbahn 1 beispielsweise zwischen 5 und 50 mm. Im Ergebnis kommt es zu einer minimierten Überlappung der Sprühkegel und damit zu einer gleichmäßigen Befeuchtung.
Während das gasförmige Medium 3 von Luft oder Dampf gebildet wird, kommen für das flüssige Medium insbesondere Wasser, Streichfarben, Stärkelösungen, Beschichtungschemikalien, Polyacrylsäure und deren Salze, Polyvinylalkohol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykole, Polysulfonsäuren und andere langkettige organische Ether in Frage.
Die Austrittsöffnungen 5 sind bei den gezeigten Beispielen in einer quer zur Materialbahn 1 verlaufenden Reihe angeordnet, wobei problemlos aber auch mehrere, insbesondere 2 bis 4 parallele Reihen realisiert werden können. Dabei liegt die Anzahl an Austrittsöffnungen 5 zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 2 und 5 bezogen auf 10 mm Düsenanordnungsbreite.
Bei den Austrittsöffnungen 5 handelt es sich bevorzugt um Bohrungen, deren Durchmesser zwischen 0,2 und 4 mm, insbesondere zwischen 0,8 und 2 mm liegt. Im Interesse einer einfachen Konstruktion wird das gasförmige Medium 3 in der Zweistoffdüsenanordnung über einen Verteiler 6 auf die Austrittsöffnungen 5 aufgeteilt.
In Figur 2a+b ist jeder Austrittsöffnung 5 eine Mischkammer 2 zugeordnet, die in Strömungsrichtung nach dem Verteiler 6 angeordnet sind. Dementsprechend wird jede Mischkammer 2 von einem Strömungskanal gebildet, der vom Verteiler 6 zur entsprechenden Austrittsöffnung 5 führt. In diesen Strömungskanal mündet jeweils wenigstens eine Dosieröffnung 8 zur Beimischung des flüssigen Mediums 4.
Um das flüssige Medium 4 möglichst einfach und gleichmäßig auf die Dosieröffnungen 8 zu verteilen, genügt meist nur eine, gemeinsame Dosierkammer 7. Diese Dosierkammer 7 erstreckt sich entlang aller Strömungskanäle des gasförmigen Mediums 3.
Zur Bildung von Zonen kann die Dosierkammer 7, wie in Figur 2a angedeutet, auch unterteilt sein, wobei jede Teil-Dosierkammer separat gespeist wird. Auf diese Weise kann die Menge an, dem gasförmigen Medium 3 zugeführten flüssigen Medium 4 separat gesteuert werden.
Bei der Zuführung des flüssigen Mediums 4 in das gasförmige Medium 3 kommt es zur Zerstäubung und damit zur Bildung des Flüssigkeits-Gas-Gemisches. Der Druck in der Dosierkammer 7 liegt zwischen 5 und 300 kPa, vorzugsweise zwischen 10 und 100 kPa. Vor dem Verteiler 6 sind die Drücke des gasförmigen Mediums 3 zwischen 5 und 600 kPa, vorzugsweise zwischen 10 und 100 kPa zu finden.
Das Massenstromverhältnis zwischen gasförmigen 3 und flüssigem 4 Medium liegt bevorzugt zwischen 1 :1 und 200:1. Im Unterschied hierzu erfolgt bei den Ausführungen gemäß den Figuren 3a+b sowie 4a+b die Zumischung des flüssigen Mediums 4 bereits vor dem Verteiler 6. Dementsprechend hat die Zweistoffdüsenanordnung auch nur eine Mischkammer 2, in die eine Vielzahl von Dosieröffnungen 8 aus der entsprechenden Dosierkammer 7 münden. Bei Figur 3a+b umschließt die Dosierkammer 7 die Mischkammer 2.
Auch hier bildet sich ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch in der Mischkammer 2, welches dann über den Verteiler 6 aufgeteilt und den Austrittsöffnungen 5 zugeführt wird. Davon abweichend befindet sich die Dosierkammer 7 bei der in den Figuren 4a+b gezeigten Zweistoffdüsenanordnung in der Mischkammer 2. Dementsprechend münden die Dosieröffnungen 8 in die, die Dosierkammer 7 umschließende Mischkammer 2. Des Weiteren wird bei Figur 4a+b das gasförmige Medium 3 seitlich über Öffnungen 9 von einer äußeren Kammer 10 in die Mischkammer 2 eingedüst.
Die Zumischung des flüssigen Mediums 4 kann bei Bedarf auch später im Verteiler 6 vorgenommen werden, so dass der Verteiler 6 die Mischkammer 2 bildet.

Claims

Patentansprüche
1. Zweistoffdusenanordnung zur Beaufschlagung einer Materialbahn (1 ) mit wenigstens einer Mischkammer (2), in die zur Bildung eines Flüssigkeits-Gas- Gemisches ein gasförmiges (3) und ein flüssiges (4) Medium geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeits-Gas-Gemisch über mehrere Austrittsöffnungen (5) auf die Materialbahn (1 ) versprüht wird.
2. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (5) in wenigstens einer, vorzugsweise quer zur Materialbahn (1 ) verlaufenden Reihe angeordnet sind.
3. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (3) über einen Verteiler (6) auf die Austrittsöffnungen (5) aufgeteilt wird.
4. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verteiler (6) in Strömungsrichtung nach der Mischkammer (2) angeordnet ist.
5. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Austrittsöffnung (5) eine Mischkammer (2) zugeordnet ist und die Mischkammern (2) in Strömungsrichtung nach dem Verteiler (6) angeordnet sind.
6. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verteiler (6) die Mischkammer (2) bildet.
7. Zweistoffdusenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium (4) von einer gemeinsamen Dosierkammer (7) vorzugsweise über mehrere Dosieröffnungen (8) mit dem gasförmigen Medium (3) zusammengeführt wird.
8. Zweistoffdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium (4) von mehreren Dosierkammern (7) über Dosieröffnungen (8) mit dem gasförmigen Medium (3) zusammengeführt wird.
9. Zweistoffdüsenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkammer (7) innerhalb der Mischkammer 2 angeordnet ist.
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