[0001] Die Erfindung betrifft einen Düsenfeuchter mit mehreren in einer ersten Richtung
nebeneinander angeordneten Düseneinheiten, die jeweils eine gesteuerte Flüssigkeitsversorgung
aufweisen.
[0002] Ein derartiger Düsenfeuchter ist aus DE-PS 952 765 bekannt.
[0003] Derartige Düsenfeuchter werden insbesondere bei der Herstellung von Materialbahnen
aus Faserstoffen, insbesondere Papierbahnen oder papierähnlichen Bahnen, verwendet,
um ein vorgegebenes Feuchtigkeitsprofil dieser Materialbahnen einzustellen. Zu diesem
Zweck zerstäuben die Düsen das Wasser beispielsweise zu einem Nebel aus feinsten Wassertröpfchen,
die sich dann an der Materialbahn niederschlagen können. Die Materialbahn läuft in
einer Arbeitsrichtung am Düsenfeuchter vorbei, die quer zu der eingangs genannten
ersten Richtung liegt. Der Düsenfeuchter ist in der Regel verbunden mit einer Meßeinrichtung
zur Ermittlung des Feuchtigkeitsprofils und wird in Abhängigkeit von den ermittelten
Feuchtigkeitswerten von einer Steuereinrichtung so gesteuert, daß ein vorgegebenes
Sollprofil nach Möglichkeit erreicht wird.
[0004] Düsenfeuchter, die heutzutage verwendet werden, haben zur Beeinflussung des Feuchteprofils
der Materialbahn einen relativ großen Regelbereich, der beispielsweise von 1 bis 20
l/h reicht. Jede Düseneinheit kann eine bestimmte Breite der vorbeilaufenden Materialbahn
beaufschlagen.
[0005] Gerade im Bereich der Papierindustrie sind die Produktionsgeschwindigkeiten in den
letzten Jahren stark angestiegen. Dementsprechend ist es notwendig, daß der Düsenfeuchter
auch eine entsprechend größere Menge an Feuchtigkeit pro Zeiteinheit abgeben kann,
um die vorbeilaufende Materialbahn in gleicher Weise wie bei langsameren Geschwindigkeiten
benetzen zu können. Die Abgabe einer erhöhten Feuchtigkeitsmenge gestaltet sich jedoch
relativ schwierig.
[0006] Die Abgabemenge einer einzelnen Düse ist begrenzt. Sie kann nicht ohne weiteres erhöht
werden, ohne den Aufbau des Sprühstrahls und die damit verbundene Zerstäubung der
Flüssigkeit zu beeinträchtigen.
[0007] Es ist auch nur mit relativ großen Schwierigkeiten möglich, den Abstand der Düsen
quer zur Arbeitsrichtung, d.h. zur Laufrichtung der Materialbahn, zu verringern, weil
sich dann die Sprühstrahlen gegenseitig in unzulässiger Weise stören könnten, was
wiederum die Regelung des Feuchtigkeitsprofils negativ beeinflussen kann. Außerdem
sind dann entsprechend mehr Zonen oder Kanäle für die Regeleinrichtung notwendig,
was die Kosten erhöht.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Menge der abgegebenen Flüssigkeit zu
erhöhen.
[0009] Diese Aufgabe wird bei einen Düsenfeuchter der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß jede Düseneinheit mindestens zwei in einer zweiten Richtung hintereinander angeordnete
Düsen aufweist, die über eine Druckangleichseinrichtung an die Flüssigkeitsversorgung
angeschlossen sind.
[0010] Damit bleibt der Aufwand, den man für die Einstellung des Feuchtigkeitsprofils quer
zur Arbeitsrichtung, also quer zur Laufrichtung der Materialbahn, treiben muß, etwa
vergleichbar mit den einer einfachen Düsenanordnung, bei der jede Düseneinheit nur
eine Düse aufweist. Beispielsweise kommt ein Regler mit der gleichen Anzahl von Zonen
aus. Jede Düse kann darüber hinaus innerhalb ihres Arbeitsbereichs betrieben werden,
ihre Abgabemenge also auf einen Wert begrenzen, bei dem noch eine einwandfreie Ausbildung
des Sprühstrahls oder -kegels möglich ist. Der erhöhte Feuchtigkeitsauftrag ergibt
sich einfach durch die Addition der Abgabemengen von zwei oder mehr Düsen, die aus
der gleichen Zuführleitung gespeist werden. Die Verwendung einer derartigen Anordnung
von zwei oder mehr Düsen ist bislang immer daran gescheitert, daß die Abgabemenge
der einzelnen Düsen einer Düseneinheit ungleichmäßig war, was möglicherweise auf unterschiedliche
Druckverhältnisse an den Düsen zurückzuführen ist. Bei unterschiedlichen Abgabemengen
der einzelnen Düsen einer Düseneinheit gestaltet sich die Regelung aber wiederum ausgesprochen
schwierig. Wenn man nun, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, eine Druckangleichseinrichtung
vorsieht, kann man dafür sorgen, daß die Flüssigkeit an allen Düsen einer Düseneinheit
mit praktisch dem gleichen Druck ansteht, so daß die daraus resultierende Flüssigkeitsabgabe
an allen Düsen der Menge nach gleich ist. In diesem Fall kann man die Regelung nach
dem Prinzip einer linearen Überlagerung der einzelnen Düsen einer Düseneinheit auslegen,
so daß man, wie gewünscht, einerseits die Flüssigkeitsabgabemenge vergrößert und andererseits
keinen wesentlich größeren Aufwand für die Regelung treiben muß.
[0011] Vorzugsweise weist die Druckangleichseinrichtung eine Drosselanordnung auf. Mit einer
derartigen Drosselanordnung erzeugt man einen Druckabfall. Der Druckabfall addiert
sich den übrigen Druckabfällen, so daß aufgrund des Druckverlustes an der Drosselanordnung
der relative Druckunterschied an den Düsen einer Düseneinheit kleiner wird.
[0012] Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Drosselanordnung einen Druckabfall
bewirkt, der größer ist als die Summe der übrigen Druckabfälle in der Düseneinheit.
Auch wenn man auf diese Weise nicht exakt gleiche Druckwerte an den Düsen erhält,
läßt sich der Druckunterschied an den einzelnen Düsen auf diese Weise doch relativ
klein halten.
[0013] Es hat sich gezeigt, daß der Druckabfall an der Drosselanordnung vorzugsweise mindestens
fünfmal so groß sein sollte wie die Summe der übrigen Druckabfälle. Man erreicht dann
Druckunterschiede an den Düsen im Bereich von wenigen Prozent. Ein derartiger Fehler
ist tolerierbar.
[0014] Vorzugsweise weist die Drosselanordnung für jede Düse eine Drossel auf. Man kann
also den Druckabfall für jede Düse getrennt beeinflussen. Hierdurch wird die Konstruktion
flexibler und für eine Reihe von Anwendungsgebieten einsetzbar.
[0015] Mit Vorteil ist mindestens eine Drossel jeder Düseneinheit als Einbauteil ausgebildet.
Man kann den Drosselwiderstand durch Austausch des Einbauteils leicht ändem und den
Düsenfeuchter an unterschiedliche Gegebenheiten anpassen.
[0016] Vorzugsweise ist der Drosselwiderstand jeder Drossel auf die Einbauhöhe der Düse
abgestimmt. Wenn beispielsweise die Düsen einer Einheit senkrecht übereinander angeordnet
sind, weil die Materialbahn von unten nach oben oder von oben nach unten an den Düsenfeuchter
vorbeiläuft, dann herrschen an den Düsen unterschiedliche statische Drücke bereits
aufgrund der unterschiedlichen Einbauhöhe. Man kann nun den Drosselwiderstand der
einzelnen Drosseln unterschiedlich gestalten und zwar so, daß der Druckabfall an der
unteren Düse etwas größer ist, um den unterschiedlichen statischen Druck auszugleichen.
[0017] Vorzugsweise weisen die Düsen einen Luftanschluß auf. Die Zerstäubung der Flüssigkeit,
beispielsweise des Wassers, erfolgt dann unter der Wirkung der Luft. In diesen Fall
kann man einen relativ großen Drosselwiderstand in Kauf nehmen, weil der Flüssigkeitsdruck
nicht mehr unmittelbar zur Zerstäubung der Flüssigkeit verwendet werden muß. Der Druck
muß nur noch ausreichen, um die notwendige Menge der Flüssigkeit bis an die Düse zu
bringen und dort austreten zu lassen. Bei den oben genannten Mengen von 1-20 l/h läßt
sich diese Forderung mit relativ niedrigen Drücken erfüllen, so daß auch der zur Förderung
der Flüssigkeit notwendige Energieaufwand in Grenzen bleibt.
[0018] Mit vorteil sind die Düsen einer Düseneinheit auf einer Linie angeordnet, die senkrecht
zu einer Linie verläuft, auf der Düsen benachbarter Düseneinheiten angeordnet sind.
Sämtliche Düsen sind also in einem Gitter oder auf den Verbindungspunkten eines Netzes
mit rechteckig ausgebildeten Maschen angeordnet. Dies erleichtert die Übersicht und
damit auch die Ansteuerung der einzelnen Düseneinheiten.
[0019] Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Abstand der Düsen einer Düseneinheit zueinander
mindestens so groß ist wie der Abstand der Düsen benachbarter Düseneinheiten. Damit
stellt man sicher, daß die einzelnen Düsen einer Düseneinheit sich nicht stärker gegenseitig
beeinflussen als die Düsen benachbarter Düseneinheiten. Wenn man die letzte Beeinflussung
beherrscht, dann entstehen durch die Ausbildung einer Düseneinheit mit mehreren Düsen
keine unerwarteten Probleme mehr.
[0020] Bevorzugterweise ist der Abstand aller Düsen untereinander so groß, daß eine gegenseitige
Durchdringung der Sprühkegel in höchstens einem vorbestimmten Maß erfolgt. Man läßt
also eine gewisse Überlappung der Auftrefflächen der einzelnen Sprühkegel zumindest
quer zur Laufrichtung der Materialbahn zu, solange diese Überlappung beherrschbar
ist. Vielfach ist eine derartige Überlappung sogar erwünscht, weil man in den Bereichen
zwischen einzelnen Düseneinheiten durch eine Düse möglicherweise nicht die notwendige
Flüssigkeitsmenge aufbringen kann.
[0021] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in
Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Querschnittsansicht eines Düsenfeuchters,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf den Düsenfeuchter nach Fig. 1,
- Fig. 3
- eine schematische Vorderansicht einer Düseneinheit,
- Fig. 4
- eine Draufsicht auf die Düseneinheit von Fig. 3,
- Fig. 5
- einen Schnitt V-V nach Fig. 4 und
- Fig. 6
- einen Schnitt VI-VI nach Fig. 4.
[0022] Ein in Fig. 1 im Querschnitt dargestellter Düsenfeuchter 1 dient zum Auftragen einer
Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, auf eine Materialbahn 2, die in einer Arbeitsrichtung
3 an dem Düsenfeuchter 1 vorbeiläuft. Quer zur Arbeitsrichtung 3 sind, wie aus Fig.
2 ersichtlich ist, mehrere Düseneinheiten 4 nebeneinander angeordnet. Jede Düseneinheit
wird (Fig. 1) über eine eigene Leitung 5 mit Wasser versorgt, die die Flüssigkeitsversorgung
bildet. Die Wasserzufuhr in jeder der Leitungen 5 kann unabhängig eingestellt werden,
so daß die Wasserabgabe aus jeder Düseneinheit 4 getrennt von den anderen Düseneinheiten
4 eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein Feuchteprofil auf oder
in der Materialbahn 2 zu erzielen, das in nicht näher dargestellter, aber an sich
bekannter Weise, durch einen entsprechenden Feuchtemesser überwacht werden kann. Der
Feuchtemesser kann dann über eine entsprechend ausgebildete Steuer- oder Regeleinrichtung
die Wasserzufuhr zu den Leitungen 5 einstellen.
[0023] Die Zerstäubung des Wassers erzeugt mit Hilfe von Luft, die über eine Luftleitung
6 jeder Düseneinheit 4 zugeführt wird. Alle Luftleitungen 6 werden aus einem gemeinsamen
Kanal 7 gespeist. Hier ist keine individuelle Luftsteuerung vorgesehen.
[0024] Jede Düseneinheit 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Düsen 8, 9 auf,
die in Arbeitsrichtung 3 hintereinander angeordnet sind. Die Düseneinheiten 4 sind
quer zur Arbeitsrichtung 3 nebeneinander angeordnet. Benachbarte Düseneinheiten 4
haben einen Abstand A. Die Düsen 8, 9 einer Düseneinheit haben einen Abstand B. Der
Abstand B ist mindestens genauso groß wie der Abstand A. Der Abstand A ist so gewählt,
daß sich die Sprühstrahlen benachbarter Düseneinheiten 4 nur in einem vorbestimmten
Bereich überlappen. Dieser Überlappungsbereich ist so gewählt, daß sich in Querrichtung,
also senkrecht zur Arbeitsrichutng 3, eine im wesentlichen gleichförmige Befeuchtung
erzielen läßt, wenn sämtliche Düseneinheiten den gleichen Flüssigkeitsausstoß haben.
[0025] Innerhalb einer Düseneinheit 4 sollten die Düsen 8, 9 möglichst die gleiche Flüssigkeitsmenge
abgeben. Dies setzt voraus, daß die Flüssigkeit an den Düsen 8, 9 mit etwa dem gleichen
Druck ansteht. Es ist bei der Anordnung nach Fig. 1 ohne weiteres ersichtlich, daß
dies bereits aus statischen Gründen ohne weitere Maßnahmen nicht der Fall sein kann,
weil die Düse 8 um beispielsweise 100 mm höher angeordnet ist als die Düse 9.
[0026] Um die Drücke des an den Düsen 8, 9 anstehenden Wassers (oder einer anderen Flüssigkeit)
einander anzugleichen, ist eine Druckangleichseinrichtung in jeder Düseneinheit 4
vorgesehen, die durch eine Drosselanordnung gebildet wird. Die Drosselanordnung weist
für jede Düse 8, 9 eine Drossel auf.
[0027] Fig. 3 zeigt ein Gehäuse 10 mit Bohrungen 11 zur Aufnahme der Düsen, einer Anschlußbohrung
12 für den Wassereintritt, einer Anschlußbohrung 13, die mit der Luftleitung 6 verbunden
wird und für jede Düsenbohrung 11 eine Aufnahmebohrung 14 zur Aufnahme jeweils eines
Drosselstocks 15. Der Drosselstock 15 weist an einem axialen Ende ein Außengewinde
16 auf, mit dem der Drosselstock 15 in das Gehäuse 10 eingeschraubt werden kann. An
dem gegenüberliegenden axialen Ende ist eine Drosseleinheit 17 in eine Axialbohrung
18 des Drosselstocks 15 eingeschraubt. Die Drosseleinheit 17 weist eine Drosselbohrung
19 auf, die einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1 mm haben kann. Der Drosselwiderstand
der Drosseleinheit kann durch Wahl eines anderen Durchmessers der Drosselbohrung 19
oder durch die Wahl der axialen Länge der Drosseleinheit 17 eingestellt werden. Der
Drosselstock 15 ist ferner mit einer Dichtung 20 versehen, die zwischen den Drosselstock
15 und den Gehäuse 10 dichtet, so daß das Wasser nur durch die Drosseleinheit 17,
die Axialbohrung 18 und eine Austrittsöffnung 21 treten kann, um zur Düse zu gelangen,
wie dies aus Fig. 4 erkennbar ist.
[0028] Der Weg des Wassers von der Anschlußbohrung 12 zu den Düsen 8, 9 ist aus Fig. 4 ersichtlich.
Das Wasser wird (bezogen auf Fig. 5) nach links und rechts in die Bohrungen 14 geführt
und gelangt dort durch die jeweiligen Drosseleinheiten 17, die Axialbohrungen 18 und
die Austrittsöffnungen 21 zu der Düsenbohrung 11, in die die Düsen 8, 9 eingesetzt
sind. Von dort gelangt das Wasser in die Düsen 8, 9. Gleichzeitig wird über die Luftbohrung
13 den Düsen 8, 9 Luft zugeführt, die das Wasser zerstäubt. Zu diesem Zweck reicht
es aus, wenn das Wasser fast drucklos an die Düsen gelangt. Die eigentliche Zerstäuberleistung
erfolgt über die Luft. Der Druck, mit dem das Wasser an die Düsen 8, 9 gelangt, entscheidet
nur noch über die Abgabemenge.
[0029] Aus diesem Grunde ist es möglich, den Drosselwiderstand der einzelnen Drosseln oder
Drosseleinheiten 17 relativ hoch zu machen. Dieser Drosselwiderstand kann einen Druckabfall
verursachen, der mindestens fünfmal so groß ist wie die Summe aller anderen Druckverluste
von der Anschlußbohrung 12 bis zu der Austrittsöffnung der Düsen 8, 9. Es ist daher
möglich, auch dann eine gleichmäßige Verteilung des Wassers auf die Düsen 8, 9 zu
erzielen, wenn aufgrund von Fertigungstoleranzen die Leitungen zu den einzelnen Düsen
8, 9 nicht absolut symmetrisch sind. Dieses Problem tritt in noch stärkerem Maße dann
auf, wenn nicht zwei, sondern drei oder mehr Düsen in einer Düseneinheit vorgesehen
sein sollen. In diesem Fall ist es praktisch nicht möglich, alle drei Düsen mit der
gleichen Leitungslänge zu versorgen. In einen derartigen Fall sind die Drosseln der
Drosseleinheiten 17 noch viel wichtiger. Man kann beispielsweise dann derjenigen Düse,
die den kürzesten Weg zur Wasserversorgung, dem Anschluß 12, aufweist, den größten
Drosselwiderstand und damit den größten Druckabfall zuordnen.
[0030] Mit Hilfe der Drosseln ist es auch möglich, eine Höhendifferenz zu kompensieren,
was beispielsweise dann notwendig ist, wenn die Düsen 8, 9 in Schwerkraftrichtung
(Fig. 1) übereinander angeordnet sind und der statische Druck des Wassers bereits
aus diesem Grunde unterschiedlich ist.
[0031] Durch die Verwendung der Drosseleinheiten 17 ist es mit sehr geringem Aufwand möglich,
für praktisch jeden Einsatzzweck die richtigen Drosselwiderstände zur Verfügung zu
stellen, ohne daß größere Umbauarbeiten oder größere Vorratsmengen an Material notwendig
sind. Die Drosseleinheiten 17 sind relativ kleine Bauteile, die hoch genau gefertigt
werden können. Sie können unmittelbar nach der Fertigung oder auch vor dem Einsetzen
auf ihren Drosselwiderstand hin untersucht werden.
1. Düsenfeuchter mit mehreren in einer ersten Richtung nebeneinander angeordneten Düseneinheiten,
die jeweils eine gesteuerte Flüssigkeitsversorgung aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Düseneinheit (4) mindestens zwei in einer zweiten Richtung hintereinander
angeordnete Düsen (8, 9 ) aufweist, die über eine Druckangleichseinrichtung an die
Flüssigkeitsversorgung (5, 12) angeschlossen sind.
2. Düsenfeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckangleichseinrichtung
eine Drosselanordnung (17) aufweist.
3. Düsenfeuchter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung (17)
einen Druckabfall bewirkt, der größer ist als die Summe der übrigen Druckabfälle in
der Düseneinheit (4).
4. Düsenfeuchter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an der
Drosselanordnung (17) mindestens fünfmal so groß ist wie die Summe der übrigen Druckabfälle.
5. Düsenfeuchter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung
(17) für jede Düse (8, 9) eine Drossel (19) aufweist.
6. Düsenfeuchter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Drossel
(19) jeder Düseneinheit (4) als Einbauteil ausgebildet ist.
7. Düsenfeuchter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselwiderstand
jeder Drossel (19) auf die Einbauhöhe der Düse (8, 9 ) abgestimmt ist.
8. Düsenfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
(8, 9) einen Luftanschluß (6, 13) aufweisen.
9. Düsenfeuchter nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
(8, 9) einer Düseneinheit (4) auf einer Linie angeordnet, die senkrecht zu einer Linie
verläuft, auf der Düsen (8, 9) benachbarter Düseneinheiten (4) angeordnet sind.
10. Düsenfeuchter nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
(B) der Düsen (8, 9) einer Düseneinheit (4) zueinander mindestens so groß ist wie
der Abstand (A) der Düsen benachbarter Düseneinheiten (4).
11. Düsenfeuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A, B) aller
Düsen (8, 9) untereinander so groß ist, daß eine gegenseitige Durchdringung der Sprühkegel
in höchstens einem vorbestimmten Maß erfolgt.