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WO2007003059A1 - Device for spraying different media at great speed - Google Patents

Device for spraying different media at great speed Download PDF

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WO2007003059A1
WO2007003059A1 PCT/CH2005/000375 CH2005000375W WO2007003059A1 WO 2007003059 A1 WO2007003059 A1 WO 2007003059A1 CH 2005000375 W CH2005000375 W CH 2005000375W WO 2007003059 A1 WO2007003059 A1 WO 2007003059A1
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WO
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spraying device
medium
mixing chambers
mixing
steam
Prior art date
Application number
PCT/CH2005/000375
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans U. Jakob
Original Assignee
H. U. Jakob Papiertechnik Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by H. U. Jakob Papiertechnik Ag filed Critical H. U. Jakob Papiertechnik Ag
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Priority to PCT/CH2005/000375 priority patent/WO2007003059A1/en
Priority to EP05754454A priority patent/EP1902178A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0441—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B05B7/0884—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point the outlet orifices for jets constituted by a liquid or a mixture containing a liquid being aligned
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/50—Spraying or projecting

Definitions

  • Spraying device for spraying various media at high speed.
  • the invention relates to a spraying device for acting on moving web-shaped products, for example paper in paper machines with gaseous or liquid media.
  • the problem is that the entrained by the fast moving web airflow is insufficiently penetrated, so that the medium to be applied to the web can be used only with a poor efficiency.
  • the invention has for its object to provide an improved system that does not have the disadvantages of the prior art. This is achieved according to the invention by the features stated in the characterizing part of the patent claim.
  • Humidification of a paper web by means of a high-resolution water film without droplet formation Humidification of a paper web by means of superheated steam Heating of a paper web by means of saturated steam Heating of a paper web by means of saturated steam Heating of a paper web by hot water heating of a paper web by means of hot air Cooling of a paper web by means of cold air Cooling of a paper web by means of cold water Loading a paper web by means of chemicals
  • All of the above-mentioned media can be used both in the longitudinal direction of the machine (MD) and in the transverse direction of the machine (CD) are applied in a controlled manner in zones.
  • the smallest zone distances in the transverse direction are 50 mm.
  • Fig. 1 is a Querterrorismscho a
  • Fig. 2 is an enlarged front view of the nozzle plate of the sprayer
  • Fig. Fig. 3 is a side view of the nozzle plate, partially longitudinally sectioned.
  • Fig. 4 is a side view of an injection capillary
  • Fig. 5 shows an enlarged cross section through the region of the nozzle plate according to a first variant of the mixing chamber
  • Fig. ⁇ shows an enlarged cross section through the region of the nozzle plate according to a second
  • Variant of the mixing chamber Fig. 7 shows an enlarged cross section through the
  • the spraying device shown in section in Fig. 1 consists essentially of a transverse to a paper web 21 extending spray bar 22. This consists on the one hand of a preheating 1 and a central functional part, ie the actual spray system, which will be described in detail below.
  • the preheat volume includes a number of parallel and central ones Functional part surrounding pipes or preheat chambers, which consist of commercially available profile tubes or bent sheets.
  • the preheat volume serves to raise the spray bar
  • the pipe system of the preheating volume provides additional strength for spray bars, which are designed for web widths up to 10 m in the transverse direction.
  • the tubes of the preheat volume are interconnected within a weldment and supplied with preheat steam.
  • the preheating works independently of the
  • Spray function and is supplied separately. It is supplied with 0.5 ... 1.5 bar of steam or an electric heating system. A safety valve limits this pressure at max. 1.5 bar.
  • a distribution chamber 2 is supplied with the media steam or air (in various states of pressure and temperature). It extends over the entire profile width (CD) or the length of the spray bar.
  • the distribution chamber 2 and the preheating chambers of the preheating volume 1 are each provided with condensate drains 20 on both end faces.
  • a number of arranged in the longitudinal direction of the spray bar diffuser chambers 6 is arranged.
  • a steam / air control valve 3 is arranged on the spray bar. This comprises a receptacle for a conical seat 5 and a pneumatic actuator 4. On the input side, the medium vapor or air is supplied to the steam / air control valve and dosed according to the conical seat position in the diffuser chamber.
  • Control valve 3 are designed in the range of 5.0 ... 25 mm, ideally the holes measure 15.0 mm.
  • the conical seat 5 is thus moved linearly within the steam / air control valve and thus reaches its metering function.
  • the pneumatic actuator has a travel of 18- 20 mm, its pressure range (control) is within 0.5 ... 3.5 bar.
  • the high positioning accuracy with minimal internal mechanical resistance is advantageous for use in the spray device.
  • the conical seat 5 must be designed application-specific. In order to dose the required mass flow (steam or air) with high resolution, the conical contour is excellent determined by field trials. The range of the amount to be dosed is within 3 and 80 kg / h (steam). The field of application of the present spraying device is ideally around 8 kg / h.
  • a number of diffuser chambers 6 to be determined is arranged therein.
  • the carrier medium steam or air is metered from the distribution chamber via steam / air control valve and correspondingly in each one
  • Conducted diffuser chamber The length of such a chamber transverse to the paper web is between 50 and 2000 mm, preferably about 300 mm.
  • the subdivision into several diffuser chambers has the task that web-shaped products in the transverse direction (CD) can be controlled regulated.
  • the distribution rail 7 With a distribution rail 7, the carrier medium (steam or air) from the diffuser chamber 6 is passed on to a nozzle plate 8.
  • the distribution rail is made of solid material (stainless steel 1.4571) and has
  • nozzle plate 8 two separate mixing chambers 9 are arranged, which are formed as grooves. From the bottom of the mixing chamber to the bottom of the nozzle plate, a plurality of holes 15 are arranged, which are distributed according to a Düsenbohrmuster, as shown in Fig. 2 is shown. The length of such a mixing chamber ideally measures 50 mm.
  • the nozzle plate serves to spray the mixture to be impinged transitionless on the web-shaped product (atomic atomization).
  • the mixing chamber (9) is a small-volume cavity of 1000 to 2500 mm 2 .
  • the carrier medium vapor or air
  • the medium condensate, water or special chemical.
  • the mixing chamber can be configured differently in order to bring about application-specific effects. For example, as shown in FIG. 4, it can be equipped with a suction / turbulence tissue 14, with a baffle plate 16 according to FIG. 5 or with a space narrowing 17 according to FIG.
  • Another important component is a specially developed injection capillary 10.
  • This has the task of bringing the medium to be mixed (water and chemicals) in the mixing chamber 9 with the carrier medium (steam or air) together.
  • the injection capillary is provided on its underside with a number of 5 to 50 fine holes 19. Preferably, the number of these holes is 15 per 50 mm zone.
  • the diameter of these holes with a specially developed method is between 0.01 and 0.2 mm, preferably 0.07 to 0.09 mm.
  • the injection capillary is operated with the medium to be mixed at an overpressure of 0.2 ... 10.0 bar.
  • the medium to be mixed must be precisely metered and above all introduced via a line of 50 mm into the mixing chamber.
  • the injection capillary is characterized by its reliability and its wide range of applications, and Can be used and designed application-specific.
  • the injection capillary is fastened in the spraying device by means of a water fitting 11, a collet 12 and a plug connection for water 13.
  • the three components mechanically hold the capillaries in their position and deliver the medium to be mixed absolutely tightly and reliably to the injection capillary.
  • the collet 12 clamps the capillary positively and lets them align exactly in the required position.
  • the plug connection 13 with sealing system consists of special O-ring seals and is designed for the connection of a Teflon tube.
  • the number of holes is in the range of 20 - 500, preferably 154; their diameter is in the range of 0.05-1.0 mm and is preferably about 0.15 mm; the distance of the bores from each other is in the range of 0.05 - 5.0 mm, preferably about 0.8 mm; their angle of inclination is between o and 45 °, preferably about 20 °.
  • the high application speed of the feed media results in a high feed efficiency achieved because the laminar air flows of high-speed paper webs are easily broken with the speed of the application media.
  • media can be applied to paper webs at speeds of up to 2,200 m / min.
  • the mixing chambers 8 may additionally be provided with various components as an insert or baffles:
  • a suction and turbulence fabric 15 is inserted, which causes the homogeneous distribution and the mixing of the media.
  • baffle plate 16 Injection capillary and the holes of the nozzle plate a specifically designed baffle plate 16 inserted, which causes the homogeneous distribution and the mixing of the media.
  • This baffle plate has a special sputtering property.
  • two bilaterally arranged streamlined space narrowings 17 arranged in the direction of flow are applied between the injection capillary 10 and the bores of the nozzle plate, which further improve the homogeneous distribution and the mixing of the media.
  • This space narrowing has a special distribution property.
  • the bores are designed vertically and / or at oblique angles and according to any nozzle pattern 15. This will be a homogeneous and Adhesion-free atomization achieved with extremely high speed.
  • Spraying devices of the type described are in different locations of a machine or a
  • Can be used calender system In particular, they are suitable for use in a wet end, i. Fourdrinier, forming, or press section for increasing press efficiency (dry content increase), applying chemicals to a paper web, controlling the moisture cross profile, calenders, machine calenders, on-line supercalenders, off-line supercalenders or shoe calenders to influence surface properties such as gloss, smoothness, porosity, moisture, curl (flatness), web temperature, thickness and the like according to the foregoing description of the principle of operation.
  • a wet end i. Fourdrinier, forming, or press section for increasing press efficiency (dry content increase), applying chemicals to a paper web, controlling the moisture cross profile, calenders, machine calenders, on-line supercalenders, off-line supercalenders or shoe calenders to influence surface properties such as gloss, smoothness, porosity, moisture, curl (flatness), web temperature, thickness and the like according to the foregoing description of the principle of operation.
  • the inventive device has a number of advantages over conventional systems such as Düsenfeuchtern, steam box and
  • Another advantage lies in the increased range of the transverse control since all exposures of the aforementioned media can be regulated in the transverse direction.

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Abstract

Disclosed is a spraying device comprising elongate mixing chambers (9) for mixing the medium that is to be applied to a product with a carrier medium. The medium is introduced into the mixing chambers via capillary tubes (10) in order to inject the medium in an evenly distributed manner. Discharge nozzles (15) are mounted so as to be distributed along the length of the mixing chamber. The mixing chambers are embodied as grooves in a nozzle plate (8) while the discharge nozzles are configured as bores penetrating the bottom of the grooves.

Description

Sprüheinrichtung zum Versprühen verschiedener Medien mit hoher Geschwindigkeit.Spraying device for spraying various media at high speed.
Die Erfindung betrifft eine Sprüheinrichtung zur Beaufschlagung von bewegten bahnförmigen Produkten, beispielsweise Papier in Papiermaschinen mit gasförmigen oder flüssigen Medien.The invention relates to a spraying device for acting on moving web-shaped products, for example paper in paper machines with gaseous or liquid media.
Bei der Herstellung bahnförmiger Produkte ist es bekannt, sie auf verschiedenen Prozessstufen mit gasförmigen oder flüssigen Medien zu beaufschlagen. Bei der Papierherstellung kann dies beispielsweise in einer Pressenpartie, einer Trockenpartie, einem Maschinenkalander, einem Superkalander, einem Softnipkalander oder einem Schuhkalander erfolgen.In the production of web-shaped products, it is known to subject them to different process stages with gaseous or liquid media. In papermaking this can be done for example in a press section, a dryer section, a machine calender, a supercalender, a soft nip calender or a shoe calender.
Herkömmliche Systeme für diese Zwecke arbeiten allerdings nur mit Dampf mit eventueller Wassereinspritzung in den Dampf vor Eintreten in ein Befeuchtungsaggregat oder mit Wassereinspritzung in den Dampf innerhalb eines Befeuchtungsaggregates .Conventional systems for this purpose, however, work only with steam with possible water injection into the steam before entering a humidifying aggregate or with water injection into the steam within a humidifying aggregate.
Weiter besteht bei bisher bekannten Systemen das Problem, dass der von der schnell laufenden Bahn mitgeführte Luftstrom ungenügend durchdrungen wird, so dass das auf die Bahn aufzubringende Medium nur mit einem schlechten Wirkungsgrad eingesetzt werden kann.Further, in previously known systems, the problem is that the entrained by the fast moving web airflow is insufficiently penetrated, so that the medium to be applied to the web can be used only with a poor efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zu schaffen, das nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist. Erfindungsgemäss wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale erreicht.The invention has for its object to provide an improved system that does not have the disadvantages of the prior art. This is achieved according to the invention by the features stated in the characterizing part of the patent claim.
Mit der erfindungsgemässen Einrichtung ist es möglich, eine Vielzahl von Medien, wie z.B. überhitzen Dampf, Sattdampf, Wasserfilm, Heissluft, Kaltluft und Chemikalien mit einem hohen Wirkungsgrad von bis zu 90 % auf die Bahn zu bringen. Damit wird die Anzahl einsetzbarer Medien, sowie der Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöht .With the device according to the invention it is possible to use a multiplicity of media, such as e.g. Overheat steam, saturated steam, water film, hot air, cold air and chemicals with a high efficiency of up to 90% on the web to bring. Thus, the number of usable media, and the efficiency over the prior art is significantly increased.
Im einzelnen werden beispielsweise bei der Papierherstellung mit ein- und demselben Aggregat gemäss der Erfindung folgende verfahrenstechnischen Applikationsaufgaben erfüllt:In detail, for example, in papermaking with one and the same unit according to the invention, the following procedural application tasks are fulfilled:
Beaufschlagung einer Papierbahn mittels überhitztemLoading a paper web by means of superheated
Dampfsteam
Befeuchtung einer Papierbahn mittels SattdampfMoistening a paper web with saturated steam
Befeuchtung einer Papierbahn mittels einem hochauflösenden Wasserfilm ohne Tropfenbildung Befeuchtung einer Papierbahn mittels Kaltwasser Erwärmung einer Papierbahn mittels überhitztem Dampf Erwärmung einer Papierbahn mittels Sattdampf Erwärmung einer Papierbahn mittels Heisswasser - Erwärmung einer Papierbahn mittels Heissluft Kühlung einer Papierbahn mittels Kaltluft Kühlung einer Papierbahn mittels Kaltwasser Beschickung einer Papierbahn mittels ChemikalienHumidification of a paper web by means of a high-resolution water film without droplet formation Humidification of a paper web by means of superheated steam Heating of a paper web by means of saturated steam Heating of a paper web by means of saturated steam Heating of a paper web by hot water heating of a paper web by means of hot air Cooling of a paper web by means of cold air Cooling of a paper web by means of cold water Loading a paper web by means of chemicals
All die vorerwähnten Medien können sowohl in Längsrichtung der Maschine (MD) als auch in Querrichtung der Maschine (CD) in geregelter Form zonenweise aufgetragen werden. Die kleinsten Zonenabstände in Querrichtung sind 50 mm.All of the above-mentioned media can be used both in the longitudinal direction of the machine (MD) and in the transverse direction of the machine (CD) are applied in a controlled manner in zones. The smallest zone distances in the transverse direction are 50 mm.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigenIn the following, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it
Fig. 1 eine QuerschnittZeichnung einerFig. 1 is a Querschnittszeichnung a
Sprüheinrichtung für eine Papiermaschine oder ein KalandersystemSpraying device for a paper machine or a calender system
Fig . 2 eine vergrösserte Frontansicht der Düsenplatte der SprüheinrichtungFig. 2 is an enlarged front view of the nozzle plate of the sprayer
Fig . 3 eine Seitenansicht der Düsenplatte, teilweise längs geschnitten F Fiigg.. 4 4 eine Seitenansicht einer EinspritzkapillareFig. Fig. 3 is a side view of the nozzle plate, partially longitudinally sectioned. Fig. 4 is a side view of an injection capillary
Fig . 5 einen vergrösserten Querschnitt durch den Bereich der Düsenplatte gemäss einer ersten Variante der MischkammerFig. 5 shows an enlarged cross section through the region of the nozzle plate according to a first variant of the mixing chamber
Fig. β einen vergrösserten Querschnitt durch den Bereich der Düsenplatte gemäss einer zweitenFig. Β shows an enlarged cross section through the region of the nozzle plate according to a second
Variante der Mischkammer Fig. 7 einen vergrösserten Querschnitt durch denVariant of the mixing chamber Fig. 7 shows an enlarged cross section through the
Bereich der Düsenplatte gemäss einer dritten Variante der MischkammerArea of the nozzle plate according to a third variant of the mixing chamber
Die in Fig. 1 im Schnitt gezeigte Sprüheinrichtung besteht im wesentlichen aus einem sich quer über eine Papierbahn 21 erstreckenden Sprühbalken 22. Dieser besteht zum einen aus einem Vorheizvolumen 1 und einem zentralen Funktionsteil, d.h. dem eigentlichen Sprühsystem, das im folgenden detailliert beschrieben wird. Das Vorheizvolumen umfasst eine Anzahl von parallel angeordneten und den zentralen Funktionsteil umgebenden Rohren oder Vorheizkammern, die aus handelsüblichen Profilrohren oder gebogenen Blechen bestehen.The spraying device shown in section in Fig. 1 consists essentially of a transverse to a paper web 21 extending spray bar 22. This consists on the one hand of a preheating 1 and a central functional part, ie the actual spray system, which will be described in detail below. The preheat volume includes a number of parallel and central ones Functional part surrounding pipes or preheat chambers, which consist of commercially available profile tubes or bent sheets.
Das Vorheizvolumen dient dazu, den Sprühbalken aufThe preheat volume serves to raise the spray bar
Betriebstemperatur von 120... 150°C zu bringen bzw. zu halten. Durch die Anordnung des Rohrsystems des Vorheizvolumens ist sichergestellt, dass das Aggregat in jeder Einbaulage tropfenfrei arbeitet. Andernfalls könnte die Umgebungsluft oder das versprühte Medium am Aggregat kondensieren.Operating temperature of 120 ... 150 ° C to bring or hold. The arrangement of the pipe system of the preheating volume ensures that the unit operates drip-free in every installation position. Otherwise, the ambient air or the sprayed medium could condense on the unit.
Ausserdem bringt das Rohrsystem des Vorheizvolumens zusätzliche Festigkeit bei Sprühbalken, welche für Bahnbreiten bis zu 10 m in Querrichtung ausgelegt sind. Die Rohre des Vorheizvolumens sind innerhalb einer Schweisskonstruktion untereinander verbunden und mit Vorheizdampf versorgt.In addition, the pipe system of the preheating volume provides additional strength for spray bars, which are designed for web widths up to 10 m in the transverse direction. The tubes of the preheat volume are interconnected within a weldment and supplied with preheat steam.
Die Vorheizung funktioniert unabhängig von derThe preheating works independently of the
Sprühfunktion und wird separat versorgt. Sie wird mit 0.5... 1,5 barü Dampf oder einem elektrischen Heizsystem versorgt. Ein Sicherheitsventil begrenzt diesen Druck bei max. 1.5 barü.Spray function and is supplied separately. It is supplied with 0.5 ... 1.5 bar of steam or an electric heating system. A safety valve limits this pressure at max. 1.5 bar.
Im Innern des Vorheizvolumens 1 befindet sich, wie erwähnt, das eigentliche Sprühsystem. Eine Verteilkammer 2 wird mit den Medien Dampf oder Luft (in verschiedenen Zuständen bezüglich Druck und Temperatur) versorgt. Sie erstreckt sich über die gesamte Profilbreite (CD) bzw. die Länge des Sprühbalkens. Die Verteilkammer 2 und die Vorheizkammern des Vorheizvolumens 1 sind jeweils mit Kondensatableitungen 20 auf beiden Stirnseiten versehen.In the interior of the preheating 1 is, as mentioned, the actual spraying system. A distribution chamber 2 is supplied with the media steam or air (in various states of pressure and temperature). It extends over the entire profile width (CD) or the length of the spray bar. The distribution chamber 2 and the preheating chambers of the preheating volume 1 are each provided with condensate drains 20 on both end faces.
Innerhalb der Verteilkammer 2 ist eine Anzahl von in Längsrichtung des Sprühbalkens aneinandergereihten Diffusorkammern 6 angeordnet.Within the distribution chamber 2, a number of arranged in the longitudinal direction of the spray bar diffuser chambers 6 is arranged.
Um das Medium Dampf oder Luft (in verschiedenen Zuständen) einer Diffusorkammer dosiert zuzuführen, ist auf dem Sprühbalken ein Dampf/Luft-Regelventil 3 angeordnet. Dieses umfasst eine Aufnahme für einen Kegelsitz 5 und einen pneumatischen Stellantrieb 4. Eingangsseitig wird dem Dampf/Luft-Regelventil das Medium Dampf oder Luft zugeführt und entsprechend der Kegelsitzstellung in die Diffusorkammer dosiert. Die Bohrungen innerhalb desIn order to meter the medium vapor or air (in different states) to a diffuser chamber, a steam / air control valve 3 is arranged on the spray bar. This comprises a receptacle for a conical seat 5 and a pneumatic actuator 4. On the input side, the medium vapor or air is supplied to the steam / air control valve and dosed according to the conical seat position in the diffuser chamber. The holes within the
Regelventils 3 sind im Bereich von 5,0... 25 mm ausgelegt, idealerweise messen die Bohrungen 15,0 mm.Control valve 3 are designed in the range of 5.0 ... 25 mm, ideally the holes measure 15.0 mm.
Zur Aktivierung des Kegelsitzes dient der pneumatische Stellantrieb 4. Der Kegelsitz 5 wird damit linear innerhalb des Dampf/Luft-Regelventils bewegt und erreicht damit seine Dosierfunktion .To activate the conical seat is the pneumatic actuator 4. The conical seat 5 is thus moved linearly within the steam / air control valve and thus reaches its metering function.
Der pneumatische Stellantrieb hat einen Verfahrweg von 18- 20 mm, sein Druckbereich (Ansteuerung) liegt innerhalb 0,5... 3.5 bar. Die hohe Stellgenauigkeit mit minimalem mechanischem Innenwiderstand ist für den Einsatz in der Sprüheinrichtung vorteilhaft.The pneumatic actuator has a travel of 18- 20 mm, its pressure range (control) is within 0.5 ... 3.5 bar. The high positioning accuracy with minimal internal mechanical resistance is advantageous for use in the spray device.
Der Kegelsitz 5 muss applikationsspezifisch ausgelegt werden. Um den verlangten Massenstrom (Dampf oder Luft) hochauflösend zu dosieren, ist die Kegelkontur vorzüglich durch Feldversuche ermittelt. Der Bereich der zu dosierenden Menge liegt innerhalb 3 und 80 kg/h (Dampf) . Das Einsatzgebiet der vorliegenden Sprüheinrichtung liegt idealerweise bei rund 8 kg/h.The conical seat 5 must be designed application-specific. In order to dose the required mass flow (steam or air) with high resolution, the conical contour is excellent determined by field trials. The range of the amount to be dosed is within 3 and 80 kg / h (steam). The field of application of the present spraying device is ideally around 8 kg / h.
Um den Sprühbalken in Querrichtung zur Papierbahn zu unterteilen, ist in diesem eine zu bestimmende Anzahl Diffusorkammern 6 angeordnet. Das Trägermedium Dampf oder Luft wird dosiert von der Verteilkammer via Dampf/Luft- Regelventil und entsprechend in jede einzelneIn order to subdivide the spray bar in the transverse direction to the paper web, a number of diffuser chambers 6 to be determined is arranged therein. The carrier medium steam or air is metered from the distribution chamber via steam / air control valve and correspondingly in each one
Diffusorkammer geleitet. Die Länge einer solchen Kammer quer zur Papierbahn liegt zwischen 50 und 2000 mm, vorzugsweise bei ca. 300 mm. Die Unterteilung in mehrere Diffusorkammern hat zur Aufgabe, dass bahnförmige Produkte in Querrichtung (CD) geregelt beaufschlagt werden können.Conducted diffuser chamber. The length of such a chamber transverse to the paper web is between 50 and 2000 mm, preferably about 300 mm. The subdivision into several diffuser chambers has the task that web-shaped products in the transverse direction (CD) can be controlled regulated.
Mit einer Verteilschiene 7 wird das Trägermedium (Dampf oder Luft) von der Diffusorkammer 6 weiter zu einer Düsenplatte 8 geleitet. Die Verteilschiene ist aus Vollmaterial (Edelstahl 1.4571) gearbeitet und weistWith a distribution rail 7, the carrier medium (steam or air) from the diffuser chamber 6 is passed on to a nozzle plate 8. The distribution rail is made of solid material (stainless steel 1.4571) and has
Bohrungen 18 auf, die in Profillängsrichtung (CD) verteilt sind. Diese Bohrungen haben einen Durchmesser von zwischen 0.5 und 5,0 mm. Die Anzahl liegt im Bereich von 5 und 20, aufgeteilt auf 50 mm. Idealerweise messen die Bohrungen 2,0 mm, die Lochreihe zählt 11 solcher Bohrungen pro 50 mm Düsenzone.Holes 18, which are distributed in profile longitudinal direction (CD). These holes have a diameter of between 0.5 and 5.0 mm. The number is in the range of 5 and 20, divided into 50 mm. Ideally, the holes measure 2.0 mm, the row of holes counts 11 such holes per 50 mm nozzle zone.
In der Düsenplatte 8 sind zwei voneinander getrennte Mischkammern 9 angeordnet, die als Nuten ausgebildet sind. Vom Boden der Mischkammer zur Unterseite der Düsenplatte ist eine Vielzahl von Bohrungen 15 angeordnet, die entsprechend einem Düsenbohrmuster verteilt sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Länge einer solchen Mischkammer misst idealerweise 50 mm. Die Düsenplatte dient dazu, das zu beaufschlagende Gemisch übergangslos auf das bahnförmige Produkt zu sprühen (atomare Zerstäubung) .In the nozzle plate 8 two separate mixing chambers 9 are arranged, which are formed as grooves. From the bottom of the mixing chamber to the bottom of the nozzle plate, a plurality of holes 15 are arranged, which are distributed according to a Düsenbohrmuster, as shown in Fig. 2 is shown. The length of such a mixing chamber ideally measures 50 mm. The nozzle plate serves to spray the mixture to be impinged transitionless on the web-shaped product (atomic atomization).
Die Mischkammer (9) ist ein kleinvolumiger Hohlraum von 1000 bis 2500 mm2. In diesem Volumen wird das Trägermedium (Dampf oder Luft) mit dem Medium (Kondensat, Wasser oder spezielle Chemikalie) zusammengeführt. Die Mischkammer kann unterschiedlich ausgestaltet sein, um applikationsspezifische Effekte zu bewirken. So kann sie beispielsweise, wie in Fig. 4 gezeigt mit einem Saug/Turbulenzgewebe 14, mit einer Prallplatte 16 gemäss Fig. 5 oder mit einer Raumverengung 17 gemäss Fig. 6 ausgestattet sein.The mixing chamber (9) is a small-volume cavity of 1000 to 2500 mm 2 . In this volume, the carrier medium (vapor or air) is combined with the medium (condensate, water or special chemical). The mixing chamber can be configured differently in order to bring about application-specific effects. For example, as shown in FIG. 4, it can be equipped with a suction / turbulence tissue 14, with a baffle plate 16 according to FIG. 5 or with a space narrowing 17 according to FIG.
Eine weitere wichtige Komponente ist eine speziell entwickelte Einspritzkapillare 10. Diese hat die Aufgabe, das zu mischende Medium (Wasser und Chemikalien) in der Mischkammer 9 mit dem Trägermedium (Dampf oder Luft) zusammenzubringen. Die Einspritzkapillare ist auf ihrer Unterseite mit einer Anzahl von 5 bis 50 Feinbohrungen 19 versehen. Vorzugsweise liegt die Anzahl dieser Bohrungen bei 15 pro 50 mm Zone. Der Durchmesser dieser mit einem speziell entwickelten Verfahren angebrachten Bohrungen liegt zwischen 0.01 und 0.2 mm, vorzugsweise bei 0.07 bis 0,09 mm. Die Einspritzkapillare wird mit dem zu mischenden Medium bei einem Überdruck von 0.2... 10.0 bar betrieben. Das zu mischende Medium muss genau dosiert und vor allem über eine Linie von 50 mm in die Mischkammer eingebracht werden. Die Einspritzkapillare zeichnet sich durch ihre Zuverlässigkeit und ihren grossen Einsatzbereich aus, und kann applikationsspezifisch eingesetzt und ausgelegt werden.Another important component is a specially developed injection capillary 10. This has the task of bringing the medium to be mixed (water and chemicals) in the mixing chamber 9 with the carrier medium (steam or air) together. The injection capillary is provided on its underside with a number of 5 to 50 fine holes 19. Preferably, the number of these holes is 15 per 50 mm zone. The diameter of these holes with a specially developed method is between 0.01 and 0.2 mm, preferably 0.07 to 0.09 mm. The injection capillary is operated with the medium to be mixed at an overpressure of 0.2 ... 10.0 bar. The medium to be mixed must be precisely metered and above all introduced via a line of 50 mm into the mixing chamber. The injection capillary is characterized by its reliability and its wide range of applications, and Can be used and designed application-specific.
Die Einspritzkapillare ist in der Sprüheinrichtung mittels einer Wasserverschraubung 11, einer Spannzange 12 und einem Steckanschluss für Wasser 13 befestigt. Damit ist eine einfache Montage der Einspritzkapillare gewährleistet. Die drei Komponenten halten die Kapillare mechanisch fest in ihrer Position zu und führen das zu vermischende Medium absolut dicht und zuverlässig der Einspritzkapillare zu. Die Spannzange 12 klemmt die Kapillare formschlüssig fest und lässt sie genau in die verlangte Position ausrichten. Der Steckanschluss 13 mit Abdichtsystem besteht aus speziellen O-Ring-Dichtungen und ist für den Anschluss eines Teflonschlauches ausgelegt. Durch diesen wird das zu mischende Medium der Einspritzkapillare zugeführt. Das zu mischende Medium wird ausserhalb des Aggregates pro Zonenbreite aufbereitet und fein dosiertThe injection capillary is fastened in the spraying device by means of a water fitting 11, a collet 12 and a plug connection for water 13. This ensures a simple assembly of the injection capillary. The three components mechanically hold the capillaries in their position and deliver the medium to be mixed absolutely tightly and reliably to the injection capillary. The collet 12 clamps the capillary positively and lets them align exactly in the required position. The plug connection 13 with sealing system consists of special O-ring seals and is designed for the connection of a Teflon tube. Through this, the medium to be mixed is supplied to the injection capillary. The medium to be mixed is processed outside the unit per zone width and finely dosed
Auf die Ausführung der Düsenbohrungen 15 kommt es an, mit welcher Qualität das Gemisch aus der Düsenplatte 8 austritt und auf das bahnförmige Produkt aufgetragen wird. Folgende Parameter sind bei der Auslegung entscheidend: Die Anzahl der Bohrungen liegt im Bereich von 20 - 500, vorzugsweise bei 154; ihr Durchmesser liegt im Bereich von 0,05 - 1,0 mm und beträgt vorzugsweise ca. 0,15 mm; der Abstand der Bohrungen voneinander liegt im Bereich von 0,05 - 5,0 mm, vorzugsweise ca. 0,8 mm; ihr Neigungswinkel liegt zwischen o und 45°, vorzugsweise bei etwa 20°.On the execution of the nozzle bores 15, it depends on the quality with which the mixture exits the nozzle plate 8 and is applied to the web-shaped product. The following parameters are crucial in the design: The number of holes is in the range of 20 - 500, preferably 154; their diameter is in the range of 0.05-1.0 mm and is preferably about 0.15 mm; the distance of the bores from each other is in the range of 0.05 - 5.0 mm, preferably about 0.8 mm; their angle of inclination is between o and 45 °, preferably about 20 °.
Durch die hohe Auftragsgeschwindigkeit der Beschickungsmedien wird ein hoher Beschickungswirkungsgrad erreicht, da die laminaren Luftströme der schnell laufenden Papierbahnen mit der Geschwindigkeit der Auftragsmedien problemlos durchbrochen werden. Somit können Medien auf Papierbahnen mit Geschwindigkeiten von bis zu 2.200 m/min aufgebracht werden.The high application speed of the feed media results in a high feed efficiency achieved because the laminar air flows of high-speed paper webs are easily broken with the speed of the application media. Thus, media can be applied to paper webs at speeds of up to 2,200 m / min.
Die Mischkammern 8 können zusätzlich mit verschieden Komponenten als Einlage bzw. Schikanen versehen sein:The mixing chambers 8 may additionally be provided with various components as an insert or baffles:
In einer ersten Variante ist zwischen derIn a first variant is between the
Einspritzkapillare und den Bohrungen der Düsenplatte ein Saug- und Turbulenzgewebe 15 eingelegt, das die homogene Verteilung und die Vermischung der Medien bewirkt.Injection capillary and the holes of the nozzle plate, a suction and turbulence fabric 15 is inserted, which causes the homogeneous distribution and the mixing of the media.
Nach einer weiteren Variante ist zwischen derAfter another variant is between the
Einspritzkapillare und den Bohrungen der Düsenplatte eine spezifisch konstruierte Prallplatte 16 eingelegt, welche die homogene Verteilung und die Vermischung der Medien bewirkt. Diese Prallplatte weist eine spezielle Zerstäubungseigenschaft auf.Injection capillary and the holes of the nozzle plate a specifically designed baffle plate 16 inserted, which causes the homogeneous distribution and the mixing of the media. This baffle plate has a special sputtering property.
In einer dritten Variante sind zwischen der Einspritzkapillare 10 und den Bohrungen der Düsenplatte zwei beidseitig angeordnete stromlinienförmige, in Flussrichtung angeordnete Raumverengungen 17 angelegt, welche die homogene Verteilung und die Vermischung der Medien nochmals verbessern. Diese Raumverengung weist eine spezielle Verteileigenschaft auf.In a third variant, two bilaterally arranged streamlined space narrowings 17 arranged in the direction of flow are applied between the injection capillary 10 and the bores of the nozzle plate, which further improve the homogeneous distribution and the mixing of the media. This space narrowing has a special distribution property.
Bei allen drei Varianten sind die Bohrungen vertikal und/oder unter schrägen Winkeln und gemäss einem beliebigen Düsenmuster 15 ausgelegt. Damit wird eine homogene und adhäsionsfreie Zerstäubung mit äusserst hoher Geschwindigkeit erreicht.In all three variants, the bores are designed vertically and / or at oblique angles and according to any nozzle pattern 15. This will be a homogeneous and Adhesion-free atomization achieved with extremely high speed.
Sprüheinrichtungen der beschriebenen Art sind an verschiedenen Orten einer Maschine oder einemSpraying devices of the type described are in different locations of a machine or a
Kalandersystem einsetzbar. Insbesondere eignen sie sich für den Einsatz in einer Nasspartie, d.h. Langsieb, Former, oder Pressenpartie zur Steigerung der Presseneffizienz (Trockengehaltssteigerung) , den Auftrag von Chemikalien auf eine Papierbahn, für die Regelung des Feuchtequerprofils, sowie an einem Kalander, Maschinenglättwerk, On-line Superkalander, Off-line Superkalander oder Schuhkalander zur Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften wie Glanz, Glätte, Porosität, Feuchte, Curl (Flachlage) , Bahntemperatur, Dicke und dergl. gemäss vorherigem Beschrieb des Funktionsprinzips.Can be used calender system. In particular, they are suitable for use in a wet end, i. Fourdrinier, forming, or press section for increasing press efficiency (dry content increase), applying chemicals to a paper web, controlling the moisture cross profile, calenders, machine calenders, on-line supercalenders, off-line supercalenders or shoe calenders to influence surface properties such as gloss, smoothness, porosity, moisture, curl (flatness), web temperature, thickness and the like according to the foregoing description of the principle of operation.
Ebenfalls eignen sie sich zum Einbau in einer Trockenpartie zur Wiederbefeuchtung der Papierbahn und somit auch zur Querregelung des Feuchtequerprofils auf der Papierbahn oder der Aufrollung zur Regelung der Flachlage (Curl) .They are also suitable for installation in a dryer section for rewetting the paper web and thus also for the transverse control of the moisture cross profile on the paper web or the reel to control the flat layer (curl).
Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Systemen wie Düsenfeuchtern, Dampfblaskasten undThe inventive device has a number of advantages over conventional systems such as Düsenfeuchtern, steam box and
Dampf/Wassersprühaggregaten. Die Funktion der langgestreckten Düsenanordnung, die einstellbare und justierbare Sprühphysik der Auftragsmedien, die Multifunktionalität der Einrichtung für Beheizung, Kühlung, Befeuchtung, Trocknung, chemische Beaufschlagung, sowie tropfenfreie Arbeitsweise infolge des grossen Vorheizvolumens innerhalb mehrerer in Reihenfolge eingesetzter Einheiten innerhalb eines Kalander- oder Maschinensystems ermöglichen das Ersetzen von herkömmlichen Systemen wie Wasserrückbefeuchtungssystemen in Trockenpartien, herkömmlichen Dampfblaskästen in Nasspartien (Fourdrynier, Siebsaugwalze, Presse und Zellstoffmaschinen) oder Dampffeuchtern in Kalandersystemen, wie Maschinenkalander, Soft-Nip- Kalandern, Schuhkalandern, Tandemkalandern etc. für alle in der Praxis anwendbaren Papiersorten.Steam / Wassersprühaggregaten. The function of the elongated nozzle assembly, the adjustable and adjustable spray physics of the application media, the multifunctionality of the device for heating, cooling, humidification, drying, chemical treatment, and drip-free operation due to the large preheating volume within several in order used units within a calender or machine system allow the replacement of conventional systems such as Wasserrückbefeuchtungssystemen in dryer sections, conventional steam boxes in wet ends (Fourdrynier, Siebsaugwalze, press and pulp mills) or steam chillers in calender systems, such as machine calenders, soft-nip calenders, shoe calenders, tandem calenders etc for all types of paper applicable in practice.
Ein weiterer Vorteil liegt im erhöhten Bereich der Querregelung da alle Beaufschlagungen der vorerwähnten Medien in Querrichtung geregelt werden können. Another advantage lies in the increased range of the transverse control since all exposures of the aforementioned media can be regulated in the transverse direction.

Claims

Patentansprüche claims
1. Sprüheinrichtung zur Beaufschlagung von bewegten bahnförmigen Produkten, beispielsweise Papier in1. spraying device for the application of moving web-shaped products, such as paper in
Papiermaschinen mit gasförmigen oder flüssigen Medien, gekennzeichnet durch langgestreckte Mischkammern (9) zum Mischen des auf das Produkt aufzubringenden Mediums mit einem Trägermedium, Kapillaren (10) zum gleichmässig verteilten Einspritzen des Mediums in die Mischkammern und über die Länge der Mischkammer verteilt angeordnete Austrittsdüsen (15).Paper machines with gaseous or liquid media, characterized by elongated mixing chambers (9) for mixing the medium to be applied to the product with a carrier medium, capillaries (10) for uniformly distributed injection of the medium into the mixing chambers and outlet nozzles (15 ).
2. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammern (9) als Nuten in einer Düsenplatte (8) und die Austrittsdüsen als Bohrungen durch den Boden der Nuten ausgebildet sind.2. Spraying device according to claim 1, characterized in that the mixing chambers (9) are formed as grooves in a nozzle plate (8) and the outlet nozzles as bores through the bottom of the grooves.
3. Sprüheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen teilweise senkrecht und teilweise unter von der Senkrechten verschiedenen Winkeln geführt sind.3. Spraying device according to claim 2, characterized in that the bores are guided partly vertically and partly at different angles from the vertical.
4. Sprüheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen gemäss einem Muster angeordnet sind.4. spraying device according to claim 2, characterized in that the bores are arranged according to a pattern.
5. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur homogenen Verteilung des Mediums Schikanen (14, 16, 17) in den Mischkammern vorgesehen sind. 5. Spraying device according to claim 1, characterized in that for the homogeneous distribution of the medium baffles (14, 16, 17) are provided in the mixing chambers.
6. Sprüheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen aus einem Gewebe (14) bestehen.6. Spraying device according to claim 5, characterized in that the baffles consist of a fabric (14).
7. Sprüheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen aus einer Prallplatte7. spraying device according to claim 5, characterized in that the baffles from a baffle plate
(16) bestehen.(16) exist.
8. Sprüheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen aus einer Raumverengung8. spraying device according to claim 5, characterized in that the baffles from a space narrowing
(17) bestehen.(17) exist.
9. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren (10) T-förmig mit einem sich über die Länge der Mischkammern erstreckenden und Austrittsbohrungen (19) für das Medium aufweisenden Querstück ausgebildet sind. 9. spraying device according to claim 1, characterized in that the capillaries (10) T-shaped with a over the length of the mixing chambers extending and outlet holes (19) are formed for the medium having cross piece.
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