Sprühkopf für Düsenfeuchter und Verfahren zum Befeuchten

Abstract

 Es wird ein Sprühkopf (10) für einen Düsenfeuchter mit einem Gehäuse (11), einem Luftdüsenelement (20) mit Düsenbohrung (22) zum Luftaustritt, einem im Luftdüsen­element angeordneten Drallkörper (40) und einem durch das Luftdüsenelement ragenden Wasserdüsenelement 30 mit Düsenstock (31), an dessen Spitze eine Wasseraus­trittsöffnung angeordnet ist, angegeben, wobei zwischen Düsenbohrung und Düsenstock ein Ringspalt ausgebildet ist. Ein Sprühkopf dieser Art dient insbesondere zum Befeuchten von Papierbahnen. Bei diesem Sprühkopf soll die Form des Ringspalts mit höherer Genauigkeit eingehal­ten werden können. Dazu wird das eine der beiden Düsen­elemente (20, 30) vom anderen der beiden Düsenelemente (30, 20) zentrisch gehalten und ist mit diesem durch eine Passung verbunden.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Befeuchten von Papier angegeben, bei dem ein Luftstrom mit niedrigem Druck in Rotation versetzt wird und Wasser aus einer Wasserdüse aufnimmt. Um einen Vollkegelsprühstrahl zu erzeugen, wird ein zusätzlicher Luftstrom parallel zur Rotations­achse erzeugt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Sprühkopf für Düsenfeuch­ter mit einem Gehäuse, einem Luftdüsenelement mit Düsen­bohrung zum Luftaustritt, einem im Luftdüsenelement angeordneten Drallkörper und einem durch das Luftdüsen­element ragenden Wasserdüsenelement mit Düsenstock, an dessen Spitze eine Wasseraustrittsöffnung angeordnet ist, wobei zwischen Düsenbohrung und Düsenstock ein Ringspalt ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Er­findung ein Verfahren zum Befeuchten vom Papier, bei dem ein Luftstrom mit niedrigem Druck in Rotation ver­setzt wird und Wasser aus einer Wasserdüse aufnimmt.

[0002] Ein Sprühkopf und ein Verfahren der genannten Art sind aus der DE-PS 952 765 bekannt. Hierbei sind sowohl das Luftdüsenelement als auch das Wasserdüsenelement getrennt in das Gehäuse eingeschraubt, wobei der Drallkörper mit Gleitsitz auf dem Wasserdüsenelement angeordnet ist. Der Ringspalt zwischen Düsenbohrung und Düsenstock bestimmt dabei die Menge und die azimutale Verteilung der austretenden Luft. Die Luft wird vom Drallkörper in Rotation versetzt. Die austretende, rotierende Luft zerreißt das Wasser von der Peripherie her in feinste Teilchen. Es entsteht ein hohlkegelförmiger Sprühstrahl. Aufgrund der in den Gewinden möglichen Toleranzen können die beiden Düsenelemente bei der Montage so zueinander angeordnet werden, daß die Form des Ringspalts in Um­fangsrichtung variiert und somit von einer gewünschten Form abweicht. Dies kann zu einer unregelmäßigen Ausbil­dung des Sprühkegels und somit zu einer ungleichmäßigen Befeuchtung einer zu befeuchtenden Bahn führen.

[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühkopf anzugeben, bei dem die Form des Ringspalts mit höherer Genauigkeit eingehalten werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Sprühkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das eine der beiden Düsenele­mente vom anderen der beiden Düsenelemente zentrisch gehalten wird und mit diesem durch eine Passung verbun­den ist.

[0004] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Düsenstock und Drallkörper ein zweiter Ringspalt mit in Umfangsrichtung konstanter Breite ausgebildet. Beim Sprühkopf und dem Verfahren nach dem Stand der Technik ergab sich nach dem Befeuchten einer stillstehen­den Bahn das Bild eines Kreisringes, in dessen Fläche Feuchtigkeit auf die Bahn gelangt war. Bei einer sich bewegenden Bahn ergab sich ein Feuchtigkeitsprofil, das in der Mitte eine starke Einbuchtung aufwies. Die Befeuchtung der Bahn erfolgte somit nicht so gleichmäßig, wie es gewünscht war, zumal sich die Bereiche mit starker Befeuchtung, die von benachbarten Düsen erzeugt wurden, überlagerten, und somit zu einer noch stärkeren Ungleich­mäßigkeit des Feuchtigkeitsprofils beitrugen. Mit der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist es nun möglich, durch den Ringspalt zwischen Drallkörper und Düsenstock einen parallel zur Rotationsachse des Kegels austretenden Luftstrom zu erzeugen, der wie der rotie­rende Luftstrom auch Wasser aufnimmt, aber in gerader Richtung auf das Papier gelangt und die innere, bisher leer gebliebene Fläche des Kreisrings ausfüllt. Damit ergibt sich ein wesentlich gleichförmigeres Feuch­tigkeitsprofil. Der Abfall der Feuchtigkeit an den beiden Seiten des Düsenkegels wird dadurch kompensiert, daß benachbarte Düsen dort überlappend die Bahn befeuchten.

[0005] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Luftdüsenelement an seinem der Düsenbohrung entgegen­gesetzten Ende eine konzentrisch zur Mittelachse der Düsenbohrung verlaufende erste Passungsfläche und das Wasserdüsenelement eine zweite Passungsfläche auf, die mit der ersten Passungsfläche zusammenwirkt. Die Pas­sungsflächen sind also an einer Stelle gelegen, wo sie die Funktion des Sprühkopfes, d.h. das Aufnehmen von Wasser durch die Luft, nicht beeinträchtigen können.

[0006] Besonders vorteilhaft ist es, daß die zweite Passungs­fläche auf der Außenseite des Wasserdüsenelementes ange­ordnet ist. Dadurch läßt sich das Wasserdüsenelement, das durch das Luftdüsenelement hindurchgeführt werden muß, einfach in das Düsenelement hineinstecken, wo die Passung für einen sicheren Sitz sorgt. Es ergibt sich somit eine relativ einfache Zusammenbaumöglichkeit.

[0007] Auch ist es von Vorteil, wenn die Passung eine Preßpas­sung ist. Damit läßt sich mit hoher Genauigkeit die Zuordnung von Wasserdüsenelement zu Luftdüsenelement sicherstellen.

[0008] In bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die Passungs­flächen entweder parallel zur Gehäuselängsachse oder sind als Kegelsitz ausgebildet. Der Kegelsitz hat den Vorteil, daß damit eine Verschiebung des Wasserdüsen­ elementes im Luftdüsenelement axialer Richtung nicht möglich ist.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Luftdüsen­element einen in die Düsenöffnung mündenden Kanal auf. In seiner Wand ist mindestens ein durchgehendes Loch vorgesehen, das zwischen erster Passungsfläche und Düsen­bohrung in den Kanal mündet. Auf der der Düsenbohrung entgegengesetzten Seite des Kanals ist das Wasserdüsen­element angeordnet. Das Wasserdüsenelement füllt aus Stabilitätsgründen zweckmäßigerweise den ganzen Kanal­querschnitt aus und die Passungsfläche verläuft über den gesamten Umfang. Durch das Loch wird auf einfache Weise sichergestellt, daß Luft in das Luftdüsenelement eintreten kann.

[0010] Es ist von Vorteil, wenn der Drallkörper zwischen dem durchgehenden Loch und der Düsenbohrung angeordnet ist. Damit wird die Luft auf dem Weg vom Luftzufuhrkanal zur Düse in Rotation versetzt, ohne daß unerwünschte Verwirbelungen entstehen.

[0011] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Luftdüsenelement in das Gehäuse eingeschraubt. Da der Druck des Wassers und der Luft aus dem Gehäuseinne­ren kommt, ist es vorteilhaft, wenn das in Druckrichtung letzte Element am Gehäuse befestigt ist, um alle anderen Elemente festzuhalten.

[0012] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Wasserdüsenelement im Bereich der zweiten Passungs­fläche einen vergrößerten Durchmesser auf. Dadurch wird die zur Verfügung stehende Passungsfläche vergrößert. Der Sprühkopf gewinnt dadurch an Stabilität.

[0013] Vorteilhafterweise weist das Gehäuse einen in einen Luftzuführkanal mündenden zentrisch angeordneten Wasser­zuführkanal auf, wobei der Wasserzuführkanal gegenüber dem Luftzuführkanal durch das Wasserdüsenelement und eine zwischen Wasserdüsenelement und Gehäuse angeordne­te Dichtung abgedichtet ist. Dadurch läßt sich das Ge­häuse mit wenigen Arbeitsgängen herstellen. Trotzdem bleibt die Luft- und die Wasserzufuhr entkoppelt, bis Luft und Wasser an der vorgesehenen Stelle, nämlich an der Mündung des Düsenstocks, vermischt werden.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Wasser­düsenelement einen in den Wasserzuführkanal einsteck­baren Fortsatz auf. Dies hat bei der Montage den Vor­teil, daß die Dichtung einfach auf den Fortsatz aufge­steckt werden kann, wo sie aufgrund einer gewissen Eigen­spannung hält. Nach Einschrauben des Luftdüsenelementes ergibt sich die Abdichtung zwischen Wasserzuführkanal und Luftzuführkanal dann nahezu automatisch.

[0015] Wie oben erwähnt, liefert das Verfahren zum Befeuchten von Papier nach dem Stand der Technik ein in Querrich­tung der Bahn ungleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil. Es ist deswegen auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfah­ren anzugeben, mit dem eine gleichmäßigere Befeuchtung erzielt werden kann.

[0016] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein zusätzlicher Luft­strom parallel zur Rotationsachse erzeugt wird. Damit wird aus dem Kreisring, der bisher befeuchtet war, ein vollständig ausgefüllter Kreis. Bei einer Bewegung der Bahn über den Sprühstrahl hinweg wird der der Mitte der Düse gegenüberliegende Abschnitt der Bahn nicht nur zweimal von einem relativ schmalen Sprühstrahl beauf­schlagt, sondern kontinuierlich befeuchtet.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform werden beide Luft­ströme mit annähernd dem gleichen Druck an der Wasser­düse vorbeigeführt. Damit ist sichergestellt, daß der gewünschte niedrige Druck von beiden Luftströmen einge­halten wird. Außerdem ist nur eine einzige Luftdruck­quelle notwendig, die die beiden Luftströme erzeugt.

[0018] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Sprühkopf, wobei Luft­düsenelement, Wasserdüsenelement und Drallkörper teilweise geschnitten sind,

Fig. 2 eine Ausbildung des Sprühstrahls,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine durch den Sprühkopf befeuchtete Fläche bei Stillstand der Bahn und

Fig. 4 das Profil einer befeuchteten Bahn.

[0019] Fig. 1 zeigt einen Sprühkopf 10 mit einem Gehäuse 11, einem Luftdüsenelement 20, einem Wasserdüsenelement 30 und einem Drallkörper 40.

[0020] Das Gehäuse 11 weist einen zentrisch gelegenen Wasserzu­fuhrkanal 12 auf, in den Wasser über einen Anschlußstut­zen 13 eingespeist werden kann. Weiterhin weist das Gehäuse einen Luftzufuhrkanal 14, zu dem Luft durch einen Anschlußstutzen 15 zugeführt werden kann. Das Gehäuse 11 weist weiterhin eine Gewindebohrung 17 auf, in die eine Befestigungsschraube eingeschraubt werden kann. An der Luft- und Wasseraustrittsseite ist das Gehäuse offen und mit einem Innengewinde 16 versehen, in das das Luftdüsenelement 20 eingeschraubt werden kann. Die Verbindung von Anschlußstutzen 15 zum Luftzu­fuhrkanal 14 verläuft in einer anderen Ebene und ist nicht gezeigt.

[0021] Das Luftdüsenelement 20 weist ein Außengewinde 21 auf, mit dem es in das Innengewinde 16 des Gehäuses 11 einge­schraubt werden kann. Das Luftdüsenelement 20 weist einen durchgehenden Kanal 23 auf, der sich in Richtung auf die Düsenbohrung, durch die im Betrieb die Luft austritt, verjüngt. An dem der Düsenbohrung 22 gegenüber­liegenden Ende hat das Luftdüsenelement 20 eine Verlänge­rung 24, auf deren Innenseite eine erste Passungsfläche 25 bearbeitet ist. Zwischen der ersten Passungsfläche und dem Gewinde 21 sind in der Wand des Luftdüsenelemen­tes 20 mehrere Bohrungen 26 angeordnet.

[0022] Das Wasserdüsenelement 30 weist einen durchgehenden Kanal auf. Dieser wird von einem länglich ausgebildeten Düsenstock 31 umschlossen, der sich durch den Kanal 23 und die Düsenbohrung 22 des Luftdüsenelementes 20 erstreckt. Die Wand des Düsenstocks 31 verjüngt sich zur Wasseraustrittsöffnung hin. Am dieser Verjüngung gegenüberliegenden Ende hat das Wasserdüsenelement 30 einen vergrößerten Durchmesser 32, auf dessen Außenseite eine zweite Passungsfläche 34 bearbeitet ist. An dem vergrößerten Durchmesser 32 schließt sich ein Fortsatz 33 an, der etwa den gleichen Außendurchmesser wie der Düsenstock hat. Die erste Passungsfläche 25 in der Ver­längerung 24 des Luftdüsenelementes 20 wirkt mit der zweiten Passungsfläche 34 auf der Außenseite des ver­größerten Durchmessers 32 des Wasserdüsenelementes zusam­men. Damit wird eine sehr präzise Passung und folglich Zuordnung von Luftdüsenelement 20 und Wasserdüsenelement 30 erreicht. Es wird sichergestellt, daß der sich in der Düsenbohrung 22 um den Düsenstock 31 herum ausbil­dende Luftspalt eine vorgegebene Form, insbesondere eine konstante Breite, in Umfangsrichtung hat.

[0023] Im Kanal 23 des Luftdüsenelementes 20 ist ferner ein Drallkörper 40 angeordnet, der in das Luftdüsenelement 20 fest eingepasst ist. Zwischen dem Drallkörper 40 und dem Düsenstock 31 wird dabei ein ringförmiger Luft­spalt 41 ausgebildet. Durch die präzise Anordnung der beiden Düsenelemente zueinander läßt sich ebenfalls erreichen, daß der zweite Ringspalt in Umfangsrichtung eine konstante Breite hat.

[0024] Auf den Fortsatz 33 des Wasserdüsenelementes 30 ist eine Dichtung 42 aufgeschoben, die nach dem Zusammen­bau von Luftdüsenelement 20 und Wasserdüsenelement 30 und Einschrauben des Luftdüsenelementes 20 in das Ge­häuse 11 den Wasserzufuhrkanal 12 gegenüber dem Luft­zufuhrkanal 14 abdichtet.

[0025] Während des Betriebs wird über den Wasseranschlußstutzen 13 Wasser so zugeführt, daß es an der Oberkante des Düsenstocks 31 mit sehr geringem Druck ansteht. Über den Anschlußstutzen 15 zugeführte Luft gelangt über den Luftzufuhrkanal 14 und die Löcher 26 im Luftdüsen­element 20 in den Kanal 23. Dort wird ein Teil der Luft durch den Drallkörper 40 in Rotation versetzt, so daß sich ein in Fig. 2 gezeigter Sprühkegel 50 ausbildet. Die am Düsenstock 31 vorbeistreichende Luft zerreißt das Wasser von der Peripherie her in feinste Teilchen. Hierdurch entsteht ein fast druckloser Sprühnebel, der von der Papierbahn sehr gut aufgenommen wird. Zusätzlich kann der andere Teil der Luft durch den zwischen Drall­körper 40 und Düsenstock 31 gebildeten Ringspalt 41 strömen, der an der Spitze des Düsenstocks 31 vorbei- und dann parallel zur Rotationsachse des Sprühkegels weiterströmt.

[0026] Fig. 3 zeigt die durch die beiden Luftströme 50 und 51 benetzte Fläche, die mit dem in Fig. 2 nur schema­tisch gezeigten Sprühkopf 10 erzeugt werden. Der rotie­rende Luftstrom 50 erzeugt eine kreisringförmig benetzte Fläche 55. Der parallel zur Rotationsachse verlaufende Luftstrom 51 erzeugt eine benetzte Fläche 56, die den Kreisring 55 ausfüllt.

[0027] Bei einem Vorbeistreichen an einer Papierbahn an dem Sprühkopf 10 ergibt sich ein Feuchtigkeitsprofil, wie es Fig. 4 mit der durchgezogenen Linie 60 gezeigt ist. Es ist deutlich zu erkennen, daß dieses Profil 60 wesent­lich gleichförmiger ist, als das strichpunktiert gezeig­te Profil 63 nach dem Stand der Technik, das entsteht, wenn eine Papierbahn nur über den hohlkegelförmigen Sprühstrahl geführt wird. Weiterhin sind in Fig. 4 die Feuchtigkeitsprofile 61 und 62 benachbarter Sprühköpfe gestrichelt gezeigt, die sich dem Feuchtigkeitsprofil 60 des dargestellten Sprühkopfes überlagern. Durch die Überlagerung läßt sich ein sehr gleichförmiges Sprüh­profil erzielen.

Ansprüche

1. Sprühkopf für Düsenfeuchter mit einem Gehäuse, einem Luftdüsenelement mit Düsenbohrung zum Luftaustritt, einem im Luftdüsenelement angeordneten Drallkörper und einem durch das Luftdüsenelement ragenden Wasser­düsenelement mit Düsenstock, an dessen Spitze eine Wasseraustrittsöffnung angeordnet ist, wobei zwischen Düsenbohrung und Düsenstock ein erster Ringspalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden Düsenelemente (20, 30) vom anderen der beiden Düsenelemente (30, 20) zentrisch gehalten wird und mit diesem durch eine Passung (25, 34) ver­bunden ist.

2. Sprühkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Düsenstock (31) und Drallkörper (40) ein zweiter Ringspalt (41) mit in Umfangsrichtung konstanter Breite ausgebildet ist.

3. Sprühkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß das Luftdüsenelement (20) an seinem der Düsenbohrung (22) entgegengesetzten Ende (24) eine konzentrisch zur Mittelachse der Düsenbohrung (22) verlaufende erste Passungsfläche (25) und das Wasser­düsenelement (30) eine zweite Passungsfläche (34) aufweist, die mit der ersten Passungsfläche (25) zusammenwirkt.

4. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Passungsfläche (34) auf der Außenseite des Wasserdüsenelements (30) angeordnet ist.

5. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung (25, 34) eine Preß­passung ist.

6. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung (25, 34) eine Schie­besitzpassung ist.

7. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Passungsflächen (25, 34) parallel zur Gehäuselängsachse verlaufen.

8. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Passungsflächen (25, 34) als Kegelsitz ausgebildet sind.

9. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftdüsenelement (20) einen in die Düsenöffnung (22) mündenden Kanal (23) auf­weist und in seiner Wand mindestens ein durchgehen­des Loch (26) vorgesehen ist, das zwischen erster Passungsfläche (25) und Düsenbohrung (22) in den Kanal (23) mündet.

10. Sprühkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallkörper (40) zwischen dem durchgehenden Loch (26) und der Düsenbohrung (22) angeordnet ist.

11. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftdüsenelement (20) in das Gehäuse (10) einschraubbar ist.

12. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdüsenelement (30) im Bereich der zweiten Passungsfläche (34) einen vergrößerten Durchmesser (32) aufweist.

13. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen in einen Luftzufuhrkanal (14) mündenden zentrisch angeordneten Wasserzuführkanal (12) aufweist, wobei der Wasserzu­führkanal (12) gegenüber dem Luftzuführkanal (14) durch das Wasserdüsenelement (30) und eine zwischen Wasserdüsenelement (30) und Gehäuse (10) angeordnete Dichtung (42) abgedichtet ist.

14. Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdüsenelement (30) einen in den Wasserzuführkanal (12) einsteckbaren Fortsatz (33) aufweist.

15. Verfahren zum Befeuchten von Papier, bei dem ein Luftstrom mit niedrigem Druck in Rotation versetzt wird und Wasser aus einer Wasserdüse aufnimmt, da­durch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Luftstrom parallel zur Rotationsachse erzeugt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beide Luftströme mit annähernd dem gleichen Druck an der Wasserdüse vorbeigeführt werden.

Zeichnung