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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absaugen eines Fluids an einer Einrichtung zur Verfestigung von Fasern in einer Nonwovensanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Verfestigung von Fasern zu einem Vlies kann üblicherweise mittels Wasserstrahlen oder heißen Gasen erfolgen, die auf eine Trommel oder auf ein Band auftreffen. Die Trommel ist üblicherweise besaugt und weist im Bereich der auftreffenden Wasser- oder Dampfstrahlen Schlitze oder Öffnungen auf, über die das Vlies durchdringende Wasser oder der Dampf abgesaugt wird. Bei einer Verfestigung auf einem Band ist dieses perforiert, wobei unterhalb des Bandes im Auftreffbereich der Wasser- oder Dampfstrahlen ein separater Absaugkasten angeordnet ist. Beide Ausführungsvarianten sind beispielsweise in der
WO2020/120412 offenbart.
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Von Nachteil ist, dass die Absaugleistung im Saugrohr über die Arbeitsbreite unterschiedlich ist, was bedeutet, dass einerseits zu viel Luft mit den Wasser- oder Dampfstrahlen angesaugt wird, aber auch die Saugleistung auf die Warenbahn über die Arbeitsbreite variiert, wodurch sich feine Strukturierungen über die Arbeitsbreite unterschiedlich stark ausprägen. Insbesondere bei leichten Vliesen wirkt sich das stärker aus, wodurch die Warenbahn unbrauchbar sein kann oder nur von minderer Qualität.
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Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Absaugvorrichtung dahingehend auszubilden, dass über die Arbeitsbreite eine nahezu gleichmäßige Saugleistung vorliegt.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient zum Absaugen von Fluiden an einer Einrichtung zur Verfestigung von Fasern in einer Nonwovensanlage mittels Wasserstrahlen, heißem Dampf oder heißen Gasen. Die Vorrichtung umfasst eine Saugvorrichtung mit mindestens einer Saugöffnung, die ausgebildet ist, die Wasser- oder Dampf- bzw. Gasstrahlen eines Düsenbalkens aufzunehmen, wobei die Wasser- oder Dampf- bzw. Gasstrahlen (= Fluidstrahlen) mittels einer Absaugleitung abgeführt werden, wobei die mindestens eine Saugöffnung durch zwei gegenüberliegend angeordnete Aufsätze gebildet wird.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Größe der Saugöffnung entlang der Saugvorrichtung in ihrer Breite einstellbar ist. Damit kann der Saugzug oder die auf die Warenbahn wirkende Saugleistung vergleichmäßigt werden, so dass diese gleichmäßiger strukturiert und/oder perforiert und verfestigt wird. Die Saugöffnung kann einseitig oder beidseitig in ihrer Größe eingestellt werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Saugöffnung im Bereich der Stirnseite der Saugvorrichtung, an der die Absaugleitung angeschlossen ist, eine kleinere Breite auf, als an der gegenüberliegenden Stirnseite. Die Breite der Saugöffnung verändert sich dabei linear, so dass entlang der Längsachse der Saugvorrichtung im Innern der annähernd gleiche Unterdruck anliegt.
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Vorzugsweise ist die Breite der Saugöffnung durch mindestens einen einstellbaren Aufsatz variierbar. Der mindestens eine Aufsatz kann als massive Leiste oder Blechelement ausgebildet sein, deren zur Saugöffnung angeordnete Wandungen die Breite der Saugöffnung bilden. Dabei erstreckt sich der mindestens eine Aufsatz über die Arbeitsbreite vollständig entlang der Saugöffnung. Mit der Variierbarkeit des mindestens einen einstellbaren Aufsatzes zueinander lässt sich die Gleichmäßigkeit der Saugleistung innerhalb der Saugvorrichtung über die Arbeitsbreite bzw. über die Längsachse der Saugvorrichtung einstellen.
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Vorzugsweise ist die Breite der Saugöffnung symmetrisch oder unsymmetrisch zur Lage der Fluidstrahlen einstellbar ausgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind jeder Saugöffnung zwei einstellbare Aufsätze zugeordnet. Damit lässt sich die Breite der Absaugöffnung symmetrisch zu den Strahlen des Fluids aus Wasser, Dampf oder Gas einstellen.
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In einer ersten Ausführungsform ist die Saugvorrichtung als rechteckiger Saugkasten oder als Rohrprofil ausgebildet, der unter einem umlaufenden Band einer Anlage zur Wasserstrahlverfestigung angeordnet ist. Statt der Wasserstrahlen können auch andere Fluide wie heißer Dampf oder heiße Gase zur Verfestigung von Spinnvlies oder synthetischen Stapelfasern verwendet werden.
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In einer zweiten Ausführungsform ist die Saugvorrichtung als Bestandteil einer Trommel ausgebildet, auf die eine Siebtrommel montierbar ist.
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Weist die Saugvorrichtung zwei Saugöffnungen auf, die eng zueinander angeordnet sind, kann vorzugsweise der mittlere Aufsatz zwischen den beiden Saugöffnungen nicht einstellbar mit der Saugvorrichtung verbunden sein. Nur die beiden äußeren Aufsätze zu dem feststehenden mittleren Aufsatz sind dann einstellbar ausgebildet. Es ergibt sich eine unsymmetrische Anordnung der einstellbaren Saugöffnung zu den Fluidstrahlen. Weisen die Düsenbalken einen größeren Abstand zueinander auf, was unter anderem vom Durchmesser der Trommel oder der Breite der rechteckigen Saugvorrichtung abhängig sein kann, kann jede Saugöffnung mittels zwei einstellbarer Aufsätze symmetrisch zu den Fluidstrahlen der Düsenbalken eingestellt werden.
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Vorzugsweise sind die einstellbaren Aufsätze ausgebildet, die Saugöffnung während des laufenden Betriebes zu verstellen. Damit kann in Abhängigkeit des Wasser- oder Dampf- bzw. Gasdruckes oder des zu verarbeitenden Vlieses (Vliesdicke bzw. Gewicht) die Saugleistung bzw. die Differenz des Unterdruckes entlang der Saugvorrichtung im laufenden Betrieb angepasst werden. Hierzu können innerhalb der Saugvorrichtung Sensoren angeordnet sein, mit denen der Unterdruck oder die Druckdifferenz entlang der Längsachse der Saugvorrichtung ermittelbar ist. Über eine Steuerung können Aktoren angesteuert werden, mit denen die Aufsätze im Abstand zueinander eingestellt werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine Trommel einer Wasserstrahlverfestigung nach dem Stand der Technik;
- 2 eine schematische Darstellung auf eine Wasserstrahlverfestigungsanlage mit einem umlaufenden Band;
- 3a eine Draufsicht auf eine Saugöffnung des Saugvorrichtung;
- 3b eine perspektivische Darstellung der Saugvorrichtung
- 3c eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Saugvorrichtung.
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1 zeigt eine Trommel 1 nach dem Stand der Technik, die ausgebildet ist, die Wasserstrahlen 32 der Düsenbalken 30 abzusaugen und gleichzeitig zumindest eine Seite einer Warenbahn 20 aus Fasern zu verfestigen und/oder zu perforieren und/oder zu strukturieren. Statt eines Fluids aus Wasser können beispielsweise auch synthetische Fasern mittels heißem Dampf oder heißen Gasen verfestigt werden. Die Trommel 1 erstreckt sich über die gesamte Arbeitsbreite der zu bearbeitenden Warenbahn 2, die als ein Vlies aus natürlichen und/oder künstlichen Fasern bestehen kann. Eine innere feststehende Saugvorrichtung 2, die in diesem Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet ist, weist mehrere Aufsätze 3 auf, wobei die Wandungen 3a von zwei gegenüber liegenden Aufsätzen 3 eine Saugöffnung 4 bilden. Die Saugöffnungen 4 liegen den Düsenbalken 30 so gegenüber, dass die Wasserstrahlen 32 in das Innere der Trommel 1 gelangen, um von dort mittels Unterdruck abgesaugt zu werden. Die Aufsätze 3 und die Saugvorrichtung 2 können einstückig ausgebildet sein, so dass die Saugöffnungen 4 als Schlitz in das Vollmaterial eingearbeitet sind. Die Aufsätze 3 können aber auch als eigene Bauteile auf der Saugvorrichtung 2 angeordnet und befestigt sein, beispielsweise mittels Schweißnaht oder Schrauben mit der Saugvorrichtung 2 verbunden sein. Auf den Aufsätzen 3 kann eine Siebtrommel 5 angeordnet sein, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch die das Wasser in die Saugöffnungen 4 eintreten kann. Je nach Ausführungsform kann die Siebtrommel 5 bereits eine rotierende Oberfläche für die Warenbahn 20 bilden, und mittels ihrer Öffnungen die Warenbahn 20 strukturieren. Dann ist die Saugvorrichtung 2 drehfest montiert und die Siebtrommel 5, die an den Stirnseiten der Trommel 1 gelagert wird, dreht sich um die Saugvorrichtung 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Siebtrommel 5 eine weitere Musterschale 6 aufgezogen, die sich ebenfalls mit der Geschwindigkeit dreht, die der Transportgeschwindigkeit der Warenbahn 20 entspricht. Mittels der Musterschale 6 kann die Warenbahn 20 verfestigt und/oder strukturiert und/oder perforiert werden, wobei die Wasserstrahlen 32 die Fasern der Warenbahn 20 in die Öffnungen oder in die strukturierte Oberfläche der Musterschale 6 drücken. Vorzugsweise sind die Musterschale 6 und die Siebtrommel 5 mit Abstand zueinander angeordnet, so dass die Faser der Warenbahn 20, die durch bzw. teilweise in die Öffnungen der Musterschale 6 gedrückt werden, nicht abgesaugt werden. Auch die Musterschale 6 ist an den stirnseitigen Bereichen der Trommel 1 befestigt und kann dort zusammen mit der Siebtrommel 5 angetrieben werden, wobei die Saugvorrichtung 2 mit den Saugöffnungen 4 feststehend ausgebildet ist. Der Abstand zwischen der Musterschale 6 und der Siebtrommel 5 kann über die volle Arbeitsbreite der Trommel 1 mittels Distanzelementen oder durch ein feines Siebgewebe hergestellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Saugöffnungen 4 über die komplette Arbeitsbreite der Verfestigungsanlage und korrespondieren mit den entsprechen gleich breiten oder etwas breiteren Düsenbalken 30. Die Saugöffnungen 4 sind in diesem Beispiel entlang ihrer Längserstreckung mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet, wobei eine konische, nach innen zur Saugvorrichtung 2 größer werdende Öffnung bereits bekannt ist.
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2 zeigt ebenfalls den bekannten Stand der Technik, bei dem eine Warenbahn 20 auf einem umlaufenden perforierten Band 7 transportiert wird und durch einen Düsenbalken 30 mittels Wasserstrahlen 32 verfestigt wird. Statt Wasserstrahlen können beispielsweise auch heißer Dampf ein Spinnvlies oder Stapelfasern aus synthetischen Fasern an dieser Position verfestigen. Hier ist erkennbar, dass die Wasserstrahlen 32 durch die Düsen eines Düsenstreifens 31 mit Hochdruck gefördert werden, wobei der Düsenstreifen 31 entsprechend den Anforderungen zur Verfestigung und/oder Strukturierung in der Größe, Anzahl und Anordnung der Düsen variieren kann und austauschbar ist. Im Auftreffbereich der Wasserstrahlen 32 auf die Warenbahn 20 ist unterhalb des umlaufenden Bandes 7 eine Saugvorrichtung 2 angeordnet, die die Wasserstrahlen 32 abführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Saugvorrichtung 2 als rechteckiger Balken ausgebildet, bei dem ebenfalls zwei Aufsätze 3 mit ihren Wandungen 3a die Saugöffnung 4 bilden. Alternativ kann die Saugvorrichtung 2 auch als Rohr ausgebildet sein. Auch bei dieser Ausführungsform weist die Saugvorrichtung 2 eine nicht dargestellte einseitige Absaugung auf, die über die Arbeitsbreite der Warenbahn 20 zu einem ungleichmäßigen Ansaugen von Luft führt.
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Die 3a und 3b zeigen eine Draufsicht und eine perspektivische Detaildarstellung einer Saugvorrichtung 2 mit einer einzigen exemplarisch dargestellten Saugöffnung 4 nach 2. Erfindungsgemäß sind die Saugöffnungen 4 ausgebildet, über ihre Längserstreckung mit einer unterschiedlichen Breite eingestellt zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei sich gegenüberliegende Aufsätze 3 auf der Saugvorrichtung 2 lösbar befestigt und ausgebildet, den Abstand zueinander variabel einzustellen. Die Saugöffnung 4 kann damit entlang der Längserstreckung der Trommel 1 oder des Bandes 7 konisch in ihrer Breite eingestellt werden. Die Änderung der Breite der Saugöffnung erfolgt damit linear, also ohne Absätze oder Sprünge in der Breite. Damit weist die Saugöffnung 4 an einer Stirnseite der Saugvorrichtung 2 eine andere Breite (= Abstand der Absätze a) auf, als an der anderen Stirnseite der Saugvorrichtung 2 mit dem Abstand à der Aufsätze 3. Mit den Wasserstrahlen 32 der Düsenbalken 30 strömt gleichzeitig Luft in die Saugöffnung 4. Hier wird die Luft in der Regel innerhalb der Saugvorrichtung 2 um ca. 90° umgelenkt und an einer Seite der Saugvorrichtung 2 in eine nicht dargestellte besaugte Abzugsvorrichtung mittels Absaugleitung 8 geleitet. In der Saugvorrichtung 2 strömt die Luft also nur in eine Richtung. In der Saugvorrichtung 2 herrschen also über die Arbeitsbreite unterschiedliche Drücke, was den Nachteil hat, dass zum Einen die Absaugleistung unterschiedlich ist, was Energie kostet, zum Anderen auch die Warenbahn 20 über die Arbeitsbreite unterschiedlich stark auf die Musterschale 6, oder die Siebtrommel 5, oder das Band 7 gezogen wird, wodurch die Bemusterung oder Strukturierung über die Arbeitsbreite unterschiedlich stark ausgebildet ist. Dieser relativ kleine Druckunterschied bei einer konstant breiten Saugöffnung 4 ist insbesondere bei breiten Warenbahnen 20 über 2,5 m deutlich zu erkennen. Je feiner die Strukturierung oder Perforierung ausgebildet ist, desto deutlicher ist der Unterschied zu erkennen. Der Druckunterschied kann bis zu 0,2 bar betragen, was insbesondere bei leichten Vliesen < 50g/m2 gut sichtbar ist. Damit an der Saugöffnung 4 über die Arbeitsbreite immer die gleiche Saugleistung anliegt, wird dieser konisch eingestellt. An der Stirnseite der Saugvorrichtung 2, an der die Absaugvorrichtung mit der Absaugleitung 8 angeordnet ist, wird die Saugöffnung 4 kleiner eingestellt, als an der gegenüberliegenden Stirnseite. Über diese Einstellung der Saugöffnung 4 wird erreicht, dass über die Arbeitsbreite der Warenbahn 20 überall der gleiche Unterdruck anliegt, so dass eine gleichmäßige Absaugung der Wasserstrahlen 32 mit der mitgeführten Luft gewährleistet ist.
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Das Ausführungsbeispiel der 3c zeigt eine Saugvorrichtung 2 mit einer beidseitigen Absaugleitung 8. Die Saugöffnung 4 weist in der Mitte die größte Breite a auf, und verengt sich symmetrisch oder unsymmetrisch zur Lage der Fluidstrahlen hin zu den Absaugleitungen mit der Breite a'.
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Die lösbare Befestigung der Aufsätze 3 auf der Saugvorrichtung 2 kann mechanisch mittels nicht dargestellter demontierbarer Flansche oder Krampen erfolgen. Die Aufsätze 3 können aber auch an orthogonal zur Saugöffnung 4 angeordneten Einstellelementen befestigt sein, die quer zur Saugöffnung 4 elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch einstellbar sind. Diese Einstellelemente können beispielsweise als Nutensteine ausgebildet sein, die innerhalb einer an oder in der Saugvorrichtung 2 angeordneten Nut, orthogonal zur Längsrichtung der Saugöffnung 4, mittels Aktoren automatisch verschiebbar sind. Die Einstellbarkeit ist ausreichend, wenn sich diese im Millimeterbereich bewegt, was über die Arbeitsbreite der Verfestigungsanlage von beispielsweise 2,5 m ausreichend ist, um auch Düsenstreifen 31 mit zwei parallelen Düsenreihen zu verwenden. Auch wenn sich das Ausführungsbeispiel der 3a und 3b auf eine kastenförmige oder rechteckige Absaugvorrichtung 2 bezieht, lässt sich die Einstellbarkeit der Saugöffnung 4 mit vergleichbaren Bauteilen ebenfalls an einer rohrförmigen Absaugvorrichtung 2 nach dem Ausführungsbeispiel der 1 realisieren. Die Breite der Saugöffnung 4 entlang der Längsachse der Saugvorrichtung wird über die Einstellbarkeit von mindestens einem Aufsatz 3 realisiert. Vorzugsweise sind beide Aufsätze 3, die zusammen mit ihren Wandungen 3a zumindest den oberen Teil der Saugöffnung 4 bilden, zueinander einstellbar, so dass sich die Saugöffnung 4 in ihrer Breite symmetrisch zu den Wasserstrahlen bzw. zur Längsachse der Saugvorrichtung 2 ändert. Vorzugsweise weist eine Saugvorrichtung 2 mindestens eine Saugöffnung 4 auf, wie dies beispielhaft an der 2 dargestellt ist. Die Saugvorrichtung 2, unabhängig von ihrer Form als rechteckiger oder rohrförmiger Kasten oder Bestandteil einer runden Trommel 1, kann auch zwei oder mehr Saugöffnungen 4 aufweisen, die jeweils einem Düsenbalken 30 zugeordnet sein können. Bei zwei eng nebeneinander liegenden Saugöffnungen 4 (siehe 1) kann der mittlere Aufsatz 3 fest mit der Saugtrommel verbunden sein, also nicht einstellbar. Die beiden äußeren Aufsätze 3 sind dann zum mittleren Aufsatz 3 einstellbar und verändern damit die Saugöffnungen in ihrer Breite unsymmetrisch zur Lage der Wasserstrahlen 32. Vorzugsweise sind die einstellbaren Aufsätze 3 ausgebildet, die Saugöffnungen 4 während des Betriebes in ihrer Breite zu verstellen.
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Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Saugöffnung 4 je nach Bauart der Saugvorrichtung symmetrisch oder unsymmetrisch zur Lage der Fluidstrahlen in der Breite einstellbar ausgebildet sein.
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Je nach Anlagenkonfiguration, bei der die Fasern der Warenbahn mittels Wasserstrahlen mit 40 bis 80 bar, 250 bar, 320 bar oder 400 bar verfestigt werden, kann über die einstellbare Breite der Saugöffnung 4 die Saugleistung an die Arbeitsbreite eingestellt werden. Dies kann in Abhängigkeit der Verfestigungsstärke erfolgen und in Abhängigkeit der Arbeitsbreite. Mittels einer automatischen Breiteneinstellung kann die Gleichmäßigkeit der Absaugung während des Betriebes angepasst werden. Dabei kann der Druck im Innern der Saugvorrichtung 4 entlang ihrer Längserstreckung mittels Sensoren ermittelt und die Breite der Saugöffnung 4 entsprechend eingestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trommel
- 2
- Saugvorrichtung
- 3
- Aufsatz
- 3a
- Wandung
- 4
- Saugöffnung
- 5
- Siebtrommel
- 6
- Musterschale
- 7
- Band
- 8
- Absaugleitung
- 20
- Warenbahn
- 30
- Düsenbalken
- 31
- Düsenstreifen
- 32
- Wasserstrahl
- a, a
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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