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Verfahren zur Erzeugung von Sprühnebel aus einem Hilfsstoff, insbesondere einem Auftragsmedium zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn und Sprühauftragseinrichtung - Dokument DE102006018760A1
 
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Dokumentenidentifikation DE102006018760A1 25.10.2007
Titel Verfahren zur Erzeugung von Sprühnebel aus einem Hilfsstoff, insbesondere einem Auftragsmedium zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn und Sprühauftragseinrichtung
Anmelder Voith Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Kahl, Peter, 89547 Gerstetten, DE;
Wegehaupt, Frank, 89079 Ulm, DE;
Schmidtke, Werner-Marcus, 89174 Altheim, DE
DE-Anmeldedatum 22.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006018760
Offenlegungstag 25.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse D21H 23/50(2006.01)A, F, I, 20060422, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Sprühnebel (N) aus einem Hilfsstoff (H), insbesondere einem Auftragsmedium zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn, durch Zerstäubung mit einem Zerstäubungsmedium (ZM) in einer als Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) ausgeführten pneumatischen Zerstäuberdüse. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befeuchtungsmedium in die Mehrstoffdüse (2, 3, 17) zugegeben wird. Dazu ist wenigstens eine Einrichtung zur Einbringung von Befeuchtungsmedium in die Mehrstoffdüse vorgesehen. Die Mehrstoffdüse ist als Zweistoffdüse, in einer Ausführung der Erfindung als Dreistoffdüse ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Sprühnebel aus einem Hilfsstoff, insbesondere einem Auftragsmedium zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn durch Zerstäubung mit einem Zerstäubungsgas zu Sprühnebelnebelpartikeln in einer Sprühauftragseinrichtung, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine Sprühauftragseinrichtung.

Zum Auftrag von Hilfsstoffen, beispielsweise in Form von Streichfarbe auf eine laufende Faserstoffbahn werden Walzenauftragswerke oder Einstoffdüsen verwendet. Walzenauftragswerke sind jedoch sehr wartungs- und kostenintensiv und in ihrer Runability sehr stark eingeschränkt. Beim Auftrag eines Walzenauftragswerkes besteht ferner bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten die Gefahr von Misting. Durch die Adhäsionskräfte zwischen der Walzenoberfläche und dem Auftragsmedium kommt es dabei zu einem Abreißen und Vernebeln des Auftragsfilms, der sich als Tropfen auf der Faserstoffbahn niederschlagen und zur unerwünschten Irritation der Oberflächenqualität führen kann. Gegenüber Auftragswerken ist die Verwendung von Einstoffdüsen zwar wartungsärmer und kostengünstiger, die Dosierbarkeit des Sprühmediums ist jedoch sehr stark eingeschränkt, da keine Zerstäubung erfolgt. Ferner können sich unter Umständen unerwünschte Streifen in der Papierbahn bilden.

Sprühauftragseinrichtungen, auch Spraycoater genannt, sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die nachfolgend genannten Druckschriften verwiesen:

  • 1. WO 2005/040497 A1
  • 2. US 6,627,261 B1
  • 3. WO 2001/02098.
  • 4. DE 19820432 A1

WO 2005/040497 A1 offenbart einen Spraycoater zum Auftragen eines Auftragmediums auf eine Papierbahn. Dieser umfasst eine Auftragskammer, durch welche die Faserbahn geführt und mit dem Auftragsmedium beschichtet wird. Die Auftragskammer umfasst einen Eintritt für die Faserstoffbahn und einen Austritt und wenigstens zwei in der Auftragskammer angeordnete Düsen zum Sprühen eines Auftragmediums beidseits der Oberfläche der Faserstoffbahn. Ferner umfasst der Spraycoater Sprühelemente, insbesondere Düsen zum Einsprühen von Wasser in die Auftragskammer, d.h. außerhalb der Düse in die Düsenumgebung. Das Einsprühen erfolgt hier zur Vermeidung von Kondensation und Trocknung der Streichfarbe.

In Analogie dazu beschreibt die Druckschrift US 6,627,261 B1 ein ähnliches Verfahren.

WO 2001/02998 offenbart eine Ausführung zur Beschichtung einer Faserstoffbahn mit einer Sprühanordnung. Die einzelnen Auftragsmediumstrahlen werden von der Auftragseinrichtung durch Führung des Auftragsmediums durch wenigstens eine Düsenplatte, umfassend Öffnungen, die in Richtung der zu beschichtenden Faserstoffbahn gerichtet sind, erzeugt. Bei dieser Ausführung wird Dampf in den Freistrahl über eine separate Düse eingebracht, um ein Austrocknen des Auftragsmediums zu verhindern.

In der DE 19820432 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem im Bereich einer Zerstäubervorrichtung eine Atmosphäre aus einem das zerstäubte Auftragsmedium rückfeuchtenden oder/und befeuchtenden Medium aufrechterhält.

Mit einem zugeführten Befeuchtungsgas wird hierbei der Auftragsbereich befeuchtet, damit die auf die laufende Oberfläche aufgetragene Schicht leichter verfließt und dadurch glatter wird. Im Inneren der Zerstäuberdüse, insbesondere am Düsenaustritt, können sich trotzdem Ablagerungen des Sprühmediums (des zerstäubten Auftragsmediums) bilden.

Bei Zweistoffdüsen wird angesaugte Umgebungsluft mit der in dieser enthaltenen Luftfeuchtigkeit, in der Regel zwischen 40 und 60 Prozent, verwendet. Eine derartige Sprüheinrichtung zum Auftrag eines Sprühmediums in Form von Streichfarbe durch Zerstäubung mit einem Zerstäubungsgas zu einem Sprühnebel ist aus der Druckschrift DE 103 26 763 A1 vorbekannt. Bei der Durchmischung des Sprühmediums mit der Luft kann ein Trocknungseffekt, der zu Ablagerungen und Ausfällungen am Düsenaustritt führt, eintreten. Die Ablagerungen wiederum können zu Verstopfungen der einzelnen Düsen führen, wodurch derartige Sprüheinrichtungen starken Auftragsmengenschwankungen über die Wirkbreite unterliegen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verdüsung von Hilfsstoffen, insbesondere Auftragsmedien zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Alternative zu Auftragswerken und Einstoffdüsen zum Auftrag von Auftragsmedien in Form von organischen oder anorganischen Medien, beispielsweise Stärke, Farben oder sonstigen Chemikalien geschaffen werden, wobei eine gute Dosierbarkeit und Zerstäubung des Sprühmediums bei hoher Wirtschaftlichkeit erreicht werden soll. Das Verfahren soll sich dabei durch geringe Kosten und die zum Auftrag erforderliche Apparatur durch einen geringen Platzbedarf auszeichnen und in bereits vorhandenen Papiermaschinen leicht nachrüstbar sein. Ferner sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung keine Begrenzung der Papiermaschinengeschwindigkeit bedingen. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich durch eine gute Dosierbarkeit für das Auftragsmedium auszeichnen, die der Vermeidung von Streifen und Feuchtenestern auf der Faserstoffbahn dient.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 28 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Verfahren zur Erzeugung eines Sprühnebels von Hilfsstoffen, insbesondere eines Auftragsmediums zum Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn, durch Zerstäubung mit einem Zerstäubungsmedium in einer als Mehrstoffdüse ausgeführten pneumatischen Zerstäuberdüse ist erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, dass zur Verringerung, vorzugsweise Vermeidung der Trocknung der Sprühnebelpartikel in die Zerstäuberdüse wenigstens ein Befeuchtungsmedium zugegeben wird.

Die Zugabe des Befeuchtungsmediums verhindert durch die Reduzierung des Trocknungseffektes die Bildung von Ablagerungen durch die Hilfsstoffe in und an der Zerstäuberdüse, insbesondere dem Austrittsquerschnitt. Dadurch kann ein stabiler und wirtschaftlicher Betrieb einer Mehrstoffdüse zum Auftrag von Hilfsstoffen auf eine Faserstoffbahn mit gleich bleibender Auftragsmenge unter Vermeidung von Wolkigkeit und Streifigkeit des Auftrages gewährleistet werden. Die Zugabe erfolgt direkt zur Mehrstoffdüse oder indirekt über die in dieser miteinander zu verdüsenden Medien, auf jeden Fall jedoch vor dem Austrittsquerschnitt des Sprühnebels an der Mehrstoffdüse.

Als Befeuchtungsmedium wird dabei

  • a) gemäß einer ersten Ausführung ein Gas in der Nähe des Verflüssigungspunktes, insbesondere Dampf, vorzugsweise Sattdampf
  • b) gemäß einer zweiten Ausführung ein Fluid verwendet.

Fluide können in Form von Flüssigkeiten oder Gemischen vorliegen, vorzugsweise wird Wasser verwendet. Nach Art der Herkunft beziehungsweise Bereitstellung kann beispielsweise zwischen Frischwasser oder Kondensat unterscheiden werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird der Zerstäuberdüse sowohl ein Fluid als auch Dampf zugegeben, wobei der Dampf als Befeuchtungsmedium das Zerstäubungsgas ersetzt.

Die Zufuhr des Befeuchtungsmediums erfolgt dabei

  • a) direkt in die Mehrstoffdüse und/oder
  • b) indirekt über den Eintrag oder die Vermischung mit dem Zerstäubungsmedium und/oder den Hilfsstoffen vor einer Mehrstoffdüse.

Die Zugabe von Befeuchtungsmedium direkt in die Mehrstoffdüse erfolgt vor dem Austritt aus der Düse, vorzugsweise im Bereich der Zufuhr von Hilfsstoff und/oder Zerstäubungsmedium. In beiden Fällen kann mit dem Fluid eine separate Durchspülung der Mehrstoffdüse oder eine Vermischung mit den einzelnen Medien erzielt werden.

Die Wahl des Zerstäubungsmediums und/oder die Art und der Eintrag des Befeuchtungsmediums ermöglicht somit die Realisierung unterschiedlicher Funktionen bei der Verwendung der Mehrstoffdüse, insbesondere in Form einer Zweistoffdüse oder einer Dreistoffdüse. Im wesentlichen wird zwischen drei unterschiedlichen Funktionen unterschieden, die mit dem zugegebenen Befeuchtungsmedium ausgeführt werden können, wobei die einzelnen Funktionen wenigstens zum Teil miteinander kombinierbar in einer Mehrstoffdüse realisierbar sind. Dazu gehören die Reinigungsfunktion, die Sättigungsfunktion für das Zerstäubungsgas und die Misch- und Dosierfunktion für die Hilfsstoffe. Jede dieser Funktionen für sich allein verhindert im Vorfeld oder beseitigt im nachhinein Ablagerungen, wodurch Sprühauftragseinrichtungen mit wenigstens einer Mehrstoffdüse als einfache und kostengünstigere Alternative zu anderen Auftragseinrichtungen erheblich an Bedeutung gewinnen. Eine Kombination der Funktionen erhöht den Effekt und ermöglicht die Verbesserung von Zusatzfunktionen, beispielsweise der einfachen Dosierbarkeit der Hilfsstoffe.

Bildet das Befeuchtungsmedium in Form von Dampf das Zerstäubungsmedium, können je nach Ausführung der Mehrstoffdüse Reinigungseffekte bei Zufuhr nur des Zerstäubungsmediums und Unterbrechung der Zufuhr von Hilfsstoff und/oder Zufuhr von zusätzlichem Befeuchtungsmedium in Form von Fluid zur Mehrstoffdüse erzielt werden. Reinigungseffekte können ferner durch die Unterbrechung der Zufuhr von Hilfsstoffen und die Zufuhr von Fluid, beispielsweise Reinigungsflüssigkeit ermöglicht werden, wobei in diesem Fall der Eintrag von Dampf als Zerstäubungsgas nicht zwingend erforderlich ist.

Dampf als Befeuchtungsmedium kann auch zur Sättigung des Zerstäubungsgases genutzt werden. Dazu wird überhitzter Dampf oder so genannter Brüdendampf verwendet. Dieser bewirkt beim Kontakt mit dem Zerstäubungsgas einen Kühleffekt, der zum Auskondensieren von Flüssigkeit führt.

Die Nutzung von Dampf bietet den Vorteil, dass dieser keinerlei Bestreben mehr hat, dem Auftragsmedium Feuchtigkeit zu entziehen. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit den Dampf aus einer Bereitstellungseinheit für andere Prozesse, die durch den gleichzeitigen Ablauf mit dem Sprühauftrag charakterisiert sind, zu nutzen. Dies ist insbesondere bei In-line Anwendungen des Verfahrens in Papiermaschinen möglich. Denkbar wäre auch eine separate Dampfbereitstellung für die Sprühauftragseinrichtung.

Wird Fluid als Befeuchtungsmedium genutzt, kann dieses als das alleinige Befeuchtungsmedium

  • a) dem Zerstäubungsmedium oder
  • b) den Hilfsstoffen oder
  • c) der Mehrstoffdüse bei Unterbrechung der Hilfsstoffzufuhr und evt. der Zerstäubungsmediumzufuhr
zugeführt werden. Die Variante a) bewirkt eine Sättigung des Zerstäubungsgases, b) bietet den Vorteil einer guten Misch- und Dosierbarkeit. Die Variante c) ermöglicht eine Reinigungsfunktion. Die Varianten b) und c) sind dabei jeweils in Kombination miteinander und mit der Variante a) oder aber der Verwendung eines Zerstäubungsmediums in Form von Dampf einsetzbar. In diesem Fall sind mehrere, vorzugsweise zwei Befeuchtungsmedien vorgesehen.

Wird dem Zerstäubungsmedium in Form von Zerstäubungsgas ein Fluid zugeführt, wird das Gas gesättigt und hat kein Bestreben mehr, dem aufzutragenden Sprühmedium, insbesondere Hilfsstoff Feuchtigkeit zu entziehen und dadurch eine Trocknung herbeizurufen, da die Feuchtigkeitsaufnahmekapazität verringert oder erschöpft ist. Die Zufuhr eines Fluides zum Zerstäubungsmedium in Form von Gas erfolgt im einfachsten Fall über entsprechende Befeuchtungseinrichtungen, die ein Einspritzen oder Einsprühen einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, ermöglichen. Zur Erhöhung der Aufnahmekapazität wird vor dem Eintrag, insbesondere der Vermischung des Fluides mit dem Zerstäubungsgas letzteres erwärmt, vorzugsweise erhitzt. Die Erwärmung erfolgt zeitlich und räumlich vor der Vermischung.

Die Zufuhr des Befeuchtungsmediums zum Zerstäubungsmedium, insbesondere Gas, erfolgt dabei entweder der Mehrstoffdüse vorgeschaltet oder je nach Ausführung der Mehrstoffdüse in der Düse. Bei Ausführungen der Zugabe des Befeuchtungsmediums vor der Mehrstoffdüse ist es dabei denkbar, die Befeuchtung in einer, einer Mehrzahl von entsprechenden Mehrstoffdüsen zugeordneten gemeinsamen zentralen Versorgungsleitung vorzusehen oder aber für jede Mehrstoffdüse einzeln.

Bei Zugabe des Befeuchtungsmediums in der Mehrstoffdüse erfolgt die Vermengung mit dem Zerstäubungsgas entweder vor dem Eintritt der Hilfsstoffe oder gleichzeitig mit diesen.

Eine weitere alternative oder zusätzliche Möglichkeit zu den einzelnen Varianten der Nutzung als Zerstäubungsmedium und der Sättigung des Zerstäubungsgases stellt die Einbringung eines Fluides in die Mehrstoffdüse dar. Diese kann alternativ zur Hilfsstoffzufuhr rein zu Reinigungszwecken oder aber unter Zugabe zu den Hilfsstoffen, d.h. Vermischung mit den Hilfsstoffen erfolgen. Die Vermischung mit den Hilfsstoffen 'bietet den Vorteil einer genauen Dosierbarkeit der Hilfsstoffe.

Die Zufuhr über die Hilfsstoffe, beispielsweise über eine Mischkammer für Fluid und Hilfsstoff ermöglicht die Zufuhr der Hilfsstoffe in hoher Konzentration. Die Vermischung mit Fluid verbessert die Dosierbarkeit.

In allen Varianten erfolgt die Einbringung von Befeuchtungsmedium in das Zerstäubungsmedium und/oder unter Vermischung mit den Hilfsstoffen vorzugsweise kontinuierlich. Dementsprechend ist auch die Bereitstellung von Befeuchtungsmedium zu gewährleisten. Die einzelnen Medien, Hilfsstoff und/oder Befeuchtungsmedium, insbesondere Fluid sind dabei hinsichtlich der Zufuhr zur Mehrstoffdüse dosierbar, insbesondere durch Beeinflussung, vorzugsweise Steuerung der Volumenströme.

Die Einbringung des Fluides kann ferner einer einzelnen Mehrstoffdüse zugeordnet oder aber einer Mehrzahl von Mehrstoffdüsen gemeinsam zugeordnet erfolgen.

Vorrichtungsmäßig erfolgt die Umsetzung dieser Verfahren in einer Sprühauftragseinrichtung zum Auftrag von Hilfsstoffen, umfassend mindestens eine pneumatische Mehrstoffdüse, insbesondere zumindest eine Zweistoffdüse und gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung einer Dreistoffdüse, umfassend einen ersten Einlass zur wenigstens mittelbaren Kopplung mit einer Bereitstellungseinheit für Hilfsstoffe und einem zweiten Einlass zur wenigstens mittelbaren Kopplung mit einer Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit. Die Sprühauftragseinrichtung umfasst erfindungsgemäß wenigstens eine Einrichtung zum wenigstens mittelbaren Einbringen eines Befeuchtungsmediums in die Mehrstoffdüse. Wenigstens mittelbar bedeutet dabei entweder direkt oder über weitere Übertragungselemente, die in Form von Leitungen oder Funktionskammern, beispielsweise Mischkammern vorliegen können, verbindbar. Vorzugsweise erfolgt hier jedoch immer eine direkte Kopplung. In der Mischkammer der entsprechenden Mehrstoffdüse erfolgt dabei ein Vermischen und Zerstäuben der eingebrachten Hilfsstoffe.

Die Einrichtung zur Einbringung des Befeuchtungsmediums kann je nach Ort und Art der Zugabe wenigstens eine der folgenden Einrichtungen umfassen:

  • – eine Befeuchtungseinrichtung
  • – eine Dampfbereitstellungseinheit
  • – eine Fluidbereitstellungseinheit

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird das Fluid dem Zerstäubungsmedium gemeinsam mit den Hilfsstoffen zugeführt. Die Vermischung in der Mehrstoffdüse kann einstufig oder zweistufig erfolgen. Bei einstufiger Ausführung werden die Hilfsstoffe mit dem Fluid und dem Zerstäubungsgas in einer Düse, vorzugsweise einer Mehrstoffdüse, miteinander vermischt. Dabei erfolgt die Durchmischung zwischen den einzelnen Medien entweder annähernd zeitgleich oder aber zeitlich versetzt zueinander. Bei zeitlich versetzt zueinander erfolgender Durchmischung wird zuerst das Fluid, insbesondere in Form von Wasser, mit dem Zerstäubungsgas durchmischt, und in einem zweiten Schritt der Hilfsstoff eingedüst, welcher dann vom entstehenden Gemisch aus Zerstäubungsmedium und Fluid mitgerissen wird. In diesem Fall sind vorzugsweise zwei miteinander verbundene Mischbereiche in der Mehrstoffdüse integriert.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Zugabe von Fluid zu den Hilfsstoffen, beispielsweise in einer Mischkammer und anschließende Zufuhr zur Mehrstoffdüse. Die Mischkammer kann dabei zum einen jeweils einer einzelnen oder einer Mehrzahl von Düsen gemeinsam zugeordnet sein. Bei Ausführung und Zuordnung zu einer Düse kann die Mischkammer entweder in der Düse oder außerhalb dieser angeordnet werden. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil, dass der Hilfsstoff in hoher und vor allem in beliebiger Konzentration bis zur Mischkammer geführt werden kann. Ferner kann mit einer derartigen Einrichtung bei Unterbrechung der Hilfsstoffzufuhr auf einen Reinigungsbetrieb umgeschaltet werden, indem nur noch Wasser eingedüst wird, das heißt das System ohne Hilfsstoff gefahren wird nur mit reinem Wasser.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist der einzelnen Mehrstoffdüse unabhängig von der Ausführung dabei zumindest eine Einrichtung zur Einstellung, insbesondere Steuerung der Zufuhr der Menge an Hilfsstoffen und/oder Fluid zugeordnet. Diese umfasst im einfachsten Fall entsprechende Ventileinrichtungen. Bei diesen kann es sich dabei um eine einzelne Ventileinrichtung handeln oder aber jeder Versorgungsleitung für Hilfsstoff und/oder Wasser beziehungsweise Reinigungsflüssigkeit separat zugeordnete Ventile.

Bei einer Sprühauftragseinrichtung mit einer Mehrzahl von derartigen Mehrstoffdüsen kann dabei das Mischungsverhältnis individuell je Düse eingestellt werden, wenn jede Düse über ein separates Regelventil für Hilfsstoff und das Fluid verfügt. Denkbar ist jedoch auch eine gemeinsame Steuerungs- oder Regeleinrichtung für zu einer Gruppe zusammengefasste Düsen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung kann die Zufuhr von Hilfsstoff komplett unterbrochen werden. Ferner kann mit dieser Ausführung ein separater Reinigungszyklus gefahren werden. Dabei wird der Düse nur noch das Fluid zugeführt, wobei die Auslegung der Leitungsverbindungen und der Leitungsquerschnitte derart erfolgt, dass diese innerhalb einer bevorzugten Zeitdauer, vorzugsweise t < 5 Sekunden, besonders bevorzugt t < 1 Sekunde durchspült werden können. Dies verhindert dass bei Bahnabriss der Hilfsstoff in die Umgebung gesprüht wird und sich dort Ablagerungen bilden können, insbesondere beim Einsatz in entsprechenden Streichanlagen an den Stuhlungsteilen.

Die einzelnen Ausführungen können separat zum Einsatz gelangen. Die jeweilige Ausführungsform der Sättigung des Zerstäubungsmediums ist mit den einzelnen Ausführungen der Fluidzugabe kombinierbar.

Nachzutragen ist, dass es zweckmäßig ist, wenn die Mehrstoffdüse selbst bzw. ihre medienführenden Teile gekühlt werden. Dadurch vermeidet man Ablagerungen innerhalb der Düse.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine erste Variante einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

1b verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine zweite Variante der ersten Ausführung der erfindungsgemäß gestalteten Sprühauftragseinrichtung;

2a verdeutlicht eine erste Variante einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

2b verdeutlicht eine zweite Variante einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

3a verdeutlicht eine erste Variante einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

3b verdeutlicht eine zweite Variante einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

4a verdeutlicht eine erste Variante einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

4b verdeutlicht eine zweite Variante einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

5 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprühauftragseinrichtung;

6 verdeutlicht eine Kombination einer Ausführung gemäß der 1a mit einer Ausführung gemäß 5;

7 verdeutlicht eine Ausführung gemäß 1a mit einer Ausführung gemäß 3a;

8 verdeutlicht eine Ausführung gemäß 1a in Kombination mit einer Ausführung gemäß 4a.

Vor der Beschreibung der einzelnen Ausführungsbeispiele werden nachfolgende Begriffe definiert: Das aufzutragende Sprühmedium, welches auch als Auftragsmedium bezeichnet wird umfasst wenigsten einen Hilfsstoff. Unter diesem werden organische oder anorganische Stoffe verstanden. Zu diesen gehören Stärke, Wasser mit Additiven, beispielsweise Tenside, Pigmente, Streichfarbe, Chemikalien, d.h. alle Medien, die eine Beeinflussung der Eigenschaften der Faserstoffbahn bedingen, insbesondere der Oberflächeneigenschaften. Unter Faserstoffbahn wird insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn verstanden.

Eine Sprühauftragseinrichtung 1 umfasst wenigstens eine pneumatische Zerstäuberdüse, die als Mehrstoffdüse 2 ausgeführt ist. Die Mehrstoffdüse 2 dient dem Sprühauftrag von Hilfsstoffen auf eine bewegte Faserstoffbahn. In dieser werden die als Flüssigkeiten vorliegenden Hilfsstoffe H durch Zerstäuben in den dispersen Zustand überführt. Es entstehen Sprays mit besonders kleinen Tropfen und engen Durchmesserverteilungen. Damit eine zweiphasige Strömung in Form des Sprühnebels N den Austrittsquerschnitt der Zerstäuberdüse verlassen kann, müssen die Flüssigkeiten innerhalb der Zerstäuberdüse mit einem Zerstäubungsmedium ZM, insbesondere Zerstäubungsgasstrom vermischt werden. Die Mehrstoffdüse 2 gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist wenigstens als Zweistoffdüse 3 ausgeführt, in einer Ausführung der Erfindung als Dreistoffdüse.

Die 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer Sprühauftragseinrichtung 1 und ein Verfahren zum Auftrag gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Sprühauftragseinrichtung 1 umfasst wenigstens eine pneumatische Zerstäuberdüse, die als Zweistoffdüse 3 ausgeführt ist. Die Zweistoffdüse 3 umfasst eine Mischkammer 4, einen ersten Einlass 5 und einen zweiten Einlass 6, wobei über den ersten Einlass 5 die aufzutragenden Hilfsstoffe H der Mischkammer 4 zugeführt werden, während über den zweiten Einlass 6 die Zufuhr eines Zerstäubungsmediums ZM erfolgt. Der Mischkammer 4 nachgeordnet ist der den Austrittsquerschnitt 7 tragende Düsenteil 8. Die Flüssigkeiten, welche in Form der Hilfsstoffe vorliegen, müssen bereits innerhalb der Mehrstoffdüse 2 mit dem Zerstäubungsmedium ZM, welches als Zerstäubungsgas vorliegt, vermischt werden, damit sie als zweiphasige Strömung den Düsenaustrittsquerschnitt 7 verlassen. Durch das Verdüsen entstehen dabei Sprays mit kleinen Tropfen und engen Durchmesserhäufigkeitsverteilungen. Wird als Zerstäubungsgas ZG Luft bei Raumtemperatur mit einer Luftfeuchtigkeit zwischen 50 und 60% verwendet, können die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile beobachtet werden. Daher wird erfindungsgemäß das über den zweiten Einlass 6 zuzuführende Zerstäubungsgas ZG mit einem Fluid angereichert, vorzugsweise gesättigt. Das gesättigte Zerstäubungsgas ist mit ZGG bezeichnet. Die Sättigung wird im einfachsten Fall über eine Befeuchtungseinrichtung 9 realisiert, welche dem Einlass 6 an der Mehrstoffdüse 2 vorgeschaltet ist. Das noch in ungesättigter Form vorliegende Zerstäubungsgas ZG wird über eine Zerstäubungsgasbereitstellungseinheit 10 bereitgestellt, welche wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder über beispielsweise weitere Verbindungsleitungen mit der einzelnen Mehrstoffdüse 2 gekoppelt ist. Die Befeuchtungseinrichtung 9 ist zwischen Zerstäubungsgasbereitstellungseinheit 10 und Mehrstoffdüse 2 angeordnet. Im dargestellten Fall ist die Zerstäubungsgasbereitstellungseinheit 10 über eine zentrale Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11, die mit der einzelnen Mehrstoffdüse 2, vorzugsweise einer Vielzahl von derartigen Düsen, hier zusätzlich angedeutet 2.1 und 2.2 gekoppelt ist, verbunden. Die Befeuchtungseinrichtung 9 ist dabei vorzugsweise in der zentralen Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11 angeordnet. Dieser umfasst eine Einrichtung zum Einbringen von Befeuchtungsmedium 12, insbesondere eine Flüssigkeits-/Kondensateinspritzeinrichtung 15. Dabei handelt es sich bei der einzuspritzenden Flüssigkeit vorzugsweise um Wasser. Dieses kann als Frischwasser oder als Abfallprodukt anderer parallel laufender Prozesse, beispielsweise in Form von Kondensat K vorliegen oder Kesselspeisewasser sein. Die Aufgabe der Befeuchtungseinrichtung 9 besteht darin, das Zerstäubungsgas ZG zu sättigen, so dass dieses kein Bestreben mehr hat, die Hilfsstoffe H, mit denen es in der Zweistoffdüse 3 vermischt wird, zu trocknen, da die Feuchtigkeitsaufnahmekapazität des Zerstäubungsgases ZGG erschöpft ist. Über die Befeuchtungseinrichtung 9 wird in die Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11 eine Flüssigkeit eingedüst. Das vorbeiströmende ungesättigte Zerstäubungsgas ZG reißt dabei die in die zentrale Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11 eintretende Flüssigkeit mit, strömt zur Zweistoffdüse 3 und vermischt sich in der Mischkammer 4 mit den dort über den ersten Einlass 5 eingebrachten Hilfsstoffen H. Das so erzeugte Gemisch gelangt dann in den Düsenteil 8. Um sicherzustellen, dass das Zerstäubungsgas ZG beim Eintritt in die Mehrstoffdüse 2 gesättigt ist, kann dieses zur Erhöhung seiner Feuchtigkeitsaufnahmekapazität zusätzlich vor der Befeuchtungseinrichtung 9 über eine Heizeinrichtung 13 angeheizt werden. Das Fluid F wird dabei mit einer Temperatur TF < TZG eingedüst, so dass sich ein Teil der eingedüsten Flüssigkeit in der Versorgungsleitung 11 nach Abkühlung wieder abscheidet. Der Effekt kann durch eine der Befeuchtungseinrichtung 9 nachgeordnete Kühleinrichtung 14 erhöht werden. Die Einrichtungen 13 und 14 sind dabei optional und nicht zwingend erforderlich. Die Funktion dieser kann auch von einem Wärmetauscher übernommen werden. Die Erwärmung und/oder Kühlung kann direkt durch Wärmestrahlung und Wärmeübergang erfolgen, d.h. das Zerstäubungsgas kontaktiert die Wärme- oder Kühlquelle direkt oder aber indirekt.

Im zweiten Fall ist das Zerstäubungsgas ZG frei von einem direkten Kontakt mit der Wärme – oder Kühlquelle.

Als Zerstäubungsgas ZG wird vorzugsweise Luft, insbesondere Umgebungsluft, verwendet. Andere Gase sind ebenfalls denkbar. Die erstgenannte Möglichkeit ist jedoch im Hinblick auf die Verfügbarkeit besonders vorteilhaft. Die Flüssigkeit, mit welcher das Zerstäubungsgas gesättigt wird, ist vorzugsweise Wasser. Andere Flüssigkeiten sind denkbar.

Die 1b verdeutlicht eine Ausführung gemäß 1a, bei welcher jedoch als Befeuchtungsmedium kein Fluid sondern Dampf D, d.h. ein Gas in der Nähe seines Verflüssigungspunktes in die zentrale Versorgungsleitung 11 eingebracht und mit dem dort geführten Zerstäubungsgas ZG vermischt wird. Vorzugsweise wird Brüdendampf, das heißt überhitzter Dampf verwendet. Dadurch wird bei Verwendung von Luft als Zerstäubungsgas eine rasche Sättigung des Zerstäubungsgases ZG erreicht. Der Dampf D wird über ein Aggregat 16 der Zerstäubungsgasstation angesaugt und dort mit dem Zerstäubungsgas ZG in der Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11 vermischt. Das in der Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11 vorliegende Zerstäubungsgas ZG bewirkt dabei eine Kühlung des angesaugten Dampfes D und damit ein Absinken der Temperatur, wodurch das entstandene Gemisch aus Dampf und Zerstäubungsgas eine Sättigung erfährt. Das so gesättigte Zerstäubungsgas ist mit ZGG bezeichnet. Die Befeuchtung mit Dampf D kann an beliebiger Stelle im System erfolgen, vorzugsweise jedoch noch in der zentralen Zerstäubungsgasversorgungsleitung 11, um hier nur eine entsprechende Ansaugeinrichtung 16 für eine Vielzahl von Mehrstoffdüsen oder Sprühauftragseinrichtungen vorsehen zu müssen.

Um in beiden Fällen ein Kondensieren in der Mehrstoffdüse 2 und damit ein Befeuchten der mediumdurchströmten Teile der Mehrstoffdüse 2 zu begünstigen, kann diese zusätzlich gezielt gekühlt werden. Dies kann beispielsweise durch ein Kühlmedium in Form von Gas oder Flüssigkeit erfolgen, wobei hier eine indirekte Kühlung gewählt wird. Im dargestellten Fall sind hier beispielhaft in strichpunktierter Darstellung die Führungskanäle für zumindest ein Kühlmedium an der Mehrstoffdüse 2 zum Zwecke der Befeuchtung der medienführenden Wandungen dargestellt. Der einzelne Kühlmittelkanal wird dabei in unmittelbarer Nähe der das Auftragsmedium führenden Kanäle und Düsenbestandteile geführt und ist hier mit 25 bezeichnet.

Verdeutlichen die 1a und 1b die Verwendung eines Zerstäubungsgases ZG zur Zerstäubung eines Auftragsmediums, wobei zur Vermeidung der Austrocknung des Auftragsmediums das Zerstäubungsgas ZG mit einem Fluid oder Dampf gesättigt wird, zeigt 2 in schematisiert vereinfachter Darstellung die Verwendung von Dampf D als Befeuchtungsmedium, wobei dieses gleichzeitig das Zerstäubungsmedium ZM bildet und daher mit ZD bezeichnet ist. Bevorzugt wird Sattdampf verwendet. Der Sattdampf selbst hat kein Bestreben mehr, das Sprühmedium zu trocknen, da die Feuchtigkeitsaufnahmekapazität bereits erschöpft ist. In diesem Fall ist der Sprühauftragseinrichtung 1 eine Dampfbereitstellungseinheit 26 als Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit, die über eine Zerstäubungsmediumversorgungsleitung 11 mit dem zweiten Einlass 6 an der Mehrstoffdüse 2 verbunden ist, zugeordnet. Der Dampf als Zerstäubungsmedium liegt vorzugsweise in Form von Sattdampf vor. Nassdampf sollte vermieden werden, da hier die Gefahr der Tropfenbildung besteht. Der Zerstäubungsdampf kann dabei über eine separate Dampferzeugungseinrichtung bereitgestellt werden oder wird in einer mit anderen Systemen gemeinsam genutzten Dampferzeugungseinrichtung bereitgestellt.

Die in den 1a, 1b und 2 dargestellten Grundprinzipien der Sättigung des Zerstäubungsmediums vor dem Vermischen mit dem Hilfsstoff unter Bildung des Sprühauftragsmediums stellen dabei zwei grundlegende Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Lösung dar, die eine Trocknung des Sprühauftragsmediums und dadurch bedingte ungewünschte Ablagerungen am Düsenaustritt 7 vermeiden. Bei beiden Ausführungen gemäß 1a und 1b wird die Einrichtung zur Einbringung von Befeuchtungsmedium von einer Befeuchtungseinrichtung 9 gebildet. Bei der Ausführung gemäß 2 wird die Einrichtung 12 von der Zerstäubungsdampfbereitstellungseinheit 26 gebildet.

Bei beiden Ausführungen erfolgt über den ersten Einlass 5 beispielhaft in den 1a, 1b und 2 der Eintrag von Hilfsstoffen H oder von Wasser, entweder als Sprühmedium oder Reinigungsmedium.

Der Sprühauftragseinrichtung 1, die eine Mehrzahl von Mehrstoffdüsen aufweist, kann wie in den 1 und 2 dargestellt, nur eine derartige Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit zugeordnet werden, wobei dann lediglich eine zentrale Zerstäubungsmediumversorgungsleitung erforderlich ist, die mit den einzelnen Mehrstoffdüsen 2.1 bis 2.n verbindbar ist, vorzugsweise ständig verbunden ist. Andererseits ist es auch denkbar, einzelnen Mehrstoffdüsen ein separates Bereitstellungssystem zuzuordnen.

Die Zweistoffdüsen 3 gemäß der 1a, 1b und 2 sind mit innerer Mischkammer 4 ausgebildet.

Die 3 bis 5 verdeutlichen Möglichkeiten der direkten Zugabe eines Fluides F zur Mehrstoffdüse 2 und/oder über die Vermischung mit den zuzuführenden Hilfsstoffen H.

Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungen wird die Einrichtung 12 zur Einbringung von Befeuchtungsmedium von einer Fluidbereitstellungseinheit gebildet.

Die 3a und 3b verdeutlichen beispielhaft anhand einer Sprühauftragseinrichtung 1 eine weitere Lösung der Problematik der Vermeidung der Austrocknung des Auftragsmediums. Dabei wird der Hilfsstoff H in einer Mehrstoffdüse 2, insbesondere einer Dreistoffdüse 17 zudosiert eingedüst und in dieser zerstäubt. Der Hilfsstoff H kann in hoher Konzentration der Dreistoffdüse 17 zugeführt werden. Dabei werden zwei Flüssigkeiten unter Zuhilfenahme des Zerstäubungsgases oder auch des hydraulischen Druckes eines der zugeführten Medien gemischt und zerstäubt. Es wird dabei zwischen einer einstufigen Zerstäubung, wie in 3a verdeutlicht und einer zweistufigen, wie in 3b dargestellt unterschieden.

Die Dreistoffdüse 17 umfasst zumindest drei Einlässe, einen ersten Einlass 5 für Hilfsstoff H, einen zweiten Einlass 6 für das Zerstäubungsmedium ZM, insbesondere Zerstäubungsgas ZG und einen dritten Einlass 18 für das Fluid F, insbesondere in Form von Wasser W oder eine Reinigungsflüssigkeit. Je nach Ausführung der Dreistoffdüse 17 kann die Zerstäubung des Hilfsstoffes H mittels des Zerstäubungsgases ZG auf zwei unterschiedliche Varianten erfolgen. Die 3a verdeutlicht dabei eine Ausführung mit einstufiger Zerstäubung. In diesem Fall werden die über die einzelnen Einlässe 5, 6 und 18 eingetragenen Medien annähernd zeitgleich durchmischt. Dies bedeutet, dass sowohl die über den ersten Einlass 5 eingetragenen Hilfsstoffe H als auch über den dritten Einlass 18 eingetragene Flüssigkeit gleichzeitig in eine Mischkammer 4 eingetragen werden, in welche des weiteren das Zerstäubungsgas über den zweiten Einlass 6 eingeleitet wird, welches das Hilfsstoff-/Flüssigkeitsgemisch zerstäubt und mitreißt. Vorzugsweise erfolgt die Einleitung des Zerstäubungsmedium ZM in Strömungsrichtung in der Mehrstoffdüse 2 hinter der Einleitung der Hilfsstoffe H und des Fluides F in die Mischkammer 4.

Demgegenüber verdeutlicht 3b in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Ausführung der Dreistoffdüse 17 mit zweistufiger Zerstäubung. In dieser sind die Einlässe 5, 6 und 18 derart angeordnet, dass in einer ersten Stufe zuerst das Fluid F, insbesondere das Wasser W mit dem über den Einlass 6 eingetragenen Zerstäubungsmedium ZM, insbesondere Zerstäubungsgas ZG zerstäubt wird und bei Weiterströmung des Zerstäubungsgas-/Fluidgemisches der Hilfsstoff eingedüst wird und vom Zerstäubungsgas-/Flüssigkeitsgemisch ebenfalls zerstäubt und mitgerissen wird. Diese Lösung ermöglicht es, dass der Hilfsstoff in beliebiger Konzentration zugemischt werden kann. Die einzelnen Mischverhältnisse können dabei individuell je Mehrstoffdüse eingestellt werden, insbesondere wenn jede Mehrstoffdüse 2 über eine entsprechende Steuer- und/oder Regeleinrichtung für Hilfsstoffe H und/oder die Fluid F verfügt; vorzugsweise in Form von Regelventilen. Diese sind hier beispielhaft mit 27 für die Hilfsstoffzufuhr und 28 für die Fluidzufuhr bezeichnet.

Die in den 3a und 3b dargestellten Mehrstoffdüsen in Form von Dreistoffdüsen bieten ferner den Vorteil, dass zur Reinigung des Systems dieses vollkommen ohne Hilfsstoff H gefahren und über den Einlass 18 Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise in Form von Wasser, zugeführt werden kann und somit die Dreistoffdüse durchströmt. Auf die Zuführung von Zerstäubungsgas ZG und Hilfsstoff H kann dann verzichtet werden. Dies bedeutet, dass die Zuläufe über diese Einlässe 5 und 6 blockiert sind beziehungsweise von den entsprechenden Bereitstellungseinheiten für Hilfsstoff H und Zerstäubungsmedium ZM entkoppelt sind.

Verdeutlichen die 3a und 3b die Mischung der einzelnen Medien Hilfsstoff H, Befeuchtungsmedium Fluid F und Zerstäubungsmedium ZM, insbesondere Zerstäubungsgas ZG in der Mehrstoffdüse 2 durch Ausführung dieser als Dreistoffdüse 17 durch Eindüsung der Medien, kann dieses Prinzip auch mit einer Zweistoffdüse 2 praktiziert werden, wie in 4a und 4b beispielhaft wiedergegeben ist. Die Zweistoffdüse 3 umfasst dazu wiederum einen ersten Einlass 5 und einen zweiten Einlass 6, wobei über den zweiten Einlass 6 das Zerstäubungsgas eingedüst wird. Der erste Einlass 5 ist über eine Mischkammer 19, welche außerhalb der Zweistoffdüse 3 angeordnet sein kann oder unmittelbar dieser zugeordnet ist, d.h. eine bauliche Einheit mit dieser bildet, mit den Versorgungsleitungen bzw. Bereitstellungseinrichtungen für Hilfsstoffe H und/oder Fluid, insbesondere Wasser verbunden. Die Mischkammer 19 weist im dargestellten Fall drei Einlässe auf, einen ersten Einlass 20 für Hilfsstoff H, einen zweiten Einlass 21 für Fluid F, insbesondere Wasser und einen Ausgang 22 für das in der Mischkammer 19 vorliegende Gemisch.

4a verdeutlicht eine Ausführung einer Zweistoffdüse 3 mit Zuordnung einer gemeinsamen Mischkammer 19 zu mehreren Düsen 2.1, 2 und 2.2. Im ersten Schritt wird dabei das Fluid F, insbesondere das Wasser, über den Einlass 21 mit dem Hilfsstoff H, welcher über den Einlass 20 zugeführt wird, vermischt. Das Hilfsstoff-/Fluidgemisch gelangt dann über den Ausgang 22, der mit dem Einlass 5 an der Zweistoffdüse 3 gekoppelt ist, in die Mischkammer 4 dieser. Die Kopplung erfolgt hier über eine zentrale Versorgungsleitung 23. Das Hilfsstoff-/Fluidgemisch wird in der Mehrstoffdüse 2 mit Zerstäubungsmedium ZM, insbesondere Zerstäubungsgas ZG zerstäubt.

Bei Betriebsende kann die Hilfsstoffzufuhr zur Mischkammer 19 unterbrochen werden und es wird nur noch Fluid F, insbesondere Wasser, der Mischkammer 19 zugeführt und über diese dem Düsenteil 8, so dass hier ein Reinigungszyklus durch Spülen gefahren werden kann. Dabei sollte die Dauer des Spülvorgangs so kurz sein, dass die Mischkammer 19 sowie die Verbindungsleitungen zu den einzelnen Düsen und die Düse einmal innerhalb von einer Zeitdauer t < 5 Sekunden, bevorzugt < 1 Sekunde mit reinem Wasser durchspült worden ist. Dies verhindert, dass bei Bahnabriss der Hilfsstoff H in die Umgebung gesprüht wird und sich dort Ablagerungen bilden können.

Die 4b verdeutlicht dabei eine Ausführung gemäß 4a, wobei jedoch einer einzelnen Zweistoffdüse 3 jeweils eine eigene Mischkammer 19 zugeordnet ist. Dies kann entweder durch Vorschalten erfolgen oder aber durch Anbindung an die Zweistoffdüse 2. Das Fluid F wird dann in der Mischkammer 19 mit dem Hilfsstoff H vermischt. Auch hier wird bei Betriebsende der Mischkammer 19 nur noch Wasser zugeführt und so ein Reinigungszyklus gefahren.

Die Umschaltung auf den Reinigungsbetrieb kann im einfachsten Fall durch ein der Versorgungsleitung für Hilfsstoff H zur Mischkammer 19 zugeordnetes Schaltventil erfolgen, welche die Zufuhr von Hilfsstoff H unterbricht. Denkbar ist es auch, die Zufuhr der einzelnen zu mischenden Medien Fluid F und Hilfsstoff H zu steuern oder zu regeln. Dazu sind im einfachsten Fall den Zuleitungen zur Mischkammer 19 entsprechende Ventileinrichtungen, beispielhaft und unabhängig von der konkreten Ausführung hinsichtlich der Steuerfunktion mit 27 und 28 bezeichnet, zugeordnet.

5 verdeutlicht eine Ausführung einer Sprühauftragseinrichtung 1, umfassend eine Mehrstoffdüse 2, insbesondere Zweistoffdüse 3, die herkömmlich betreibbar ist, jedoch bei welcher ein separater Reinigungsbetrieb möglich ist. Dies wird durch die schnelle Umschaltung vom Sprühbetrieb mit Hilfsstoffen H auf den Reinigungsbetrieb mit einer Reinigungsflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, erzielt. Die Zweistoffdüse 3 ist über den Einlass 5 mit der Versorgungsleitung 24 für Hilfsstoffe H verbunden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine zentrale Versorgungsleitung 24 für Hilfsstoffe H, die mit einer Mehrzahl von Düsen, hier 2, 2.1, 2.3 koppelbar ist. Der zweite Einlass 6 ist mit einer Versorgungsleitung 11 für das Zerstäubungsgas verbunden, insbesondere der Versorgungsleitung 11. Ferner ist eine Versorgungsleitung 29 für das Befeuchtungsmedium, insbesondere Fluid F in Form von Wasser W oder Reinigungsflüssigkeit vorgesehen, welche ebenfalls mit dem ersten Einlass 5 koppelbar ist. Die Kopplung zwischen dem ersten Einlass 5 und der Versorgungsleitung 24 für Hilfsstoff und der Versorgungsleitung 29 für Wasser oder Reinigungsflüssigkeit erfolgt dabei alternativ und wahlweise. Dies kann beispielsweise über entsprechende Ventileinrichtungen realisiert werden. Um einen separaten Betrieb zu ermöglichen, ist ein Schaltventil, vorzugsweise ein Drei-/Zwei-Wegeventil vorgesehen, welches nur zwei Schaltstellungen ermöglicht, eine erste Schaltstellung, in welcher die Versorgungsleitung 24 mit dem ersten Einlass 5 verbunden ist und eine zweite Schaltstellung, in welcher die Versorgungsleitung 29 für Wasser oder Reinigungsflüssigkeit mit dem Einlass 5 verbunden ist. Ferner sind dann Regeleinrichtungen vorgesehen, die die Fluidströme von der zentralen Versorgungsleitung 24 für Hilfsstoffe H zum Einlass 5 beziehungsweise von Fluid F, insbesondere Wasser W oder Reinigungsflüssigkeit zum Einlass 5 der Zweistoffdüse 3 steuern können. Eine andere Möglichkeit besteht in der Zuordnung entsprechender Schalt- und Steuerventile in den einzelnen Leitungen, wie in 5 beispielhaft mit 27 und 28 dargestellt.

Mit dieser Lösung kann eine schnelle Umschaltung vom Sprühbetrieb mit Hilfsstoffen auf den Reinigungsbetrieb einer Reinigungsflüssigkeit erfolgen. Damit wird bei verschmutzungserzeugenden Hilfsstoffen H ein Verstopfen der Mehrstoffdüsen und Leitungen vermieden. Der Reinigungsbetrieb ist vorzugsweise derart gestaltet, dass beim Bahnabriss der Hilfsstoff nicht zu lange in die Umgebung gesprüht wird und sich dort zum Beispiel an Stuhlungsteilen Ablagerungen bilden können. Die Mehrstoffdüse 2 wird dazu alternativ mit zwei Stoffen betrieben, so dass von Hilfsstoff auf eine Reinigungsflüssigkeit umgeschaltet werden kann. Bei Betriebsende wird der Mehrstoffdüse durch Schalten der Ventile nur noch die Reinigungsflüssigkeit zugeführt. Die erforderliche Dauer des Spülvorganges ist dabei derart kurz bemessen, dass das komplette Volumen der Leitung zur Düse und der Düse selbst binnen einer Zeitdauer t < 5 Sekunden, vorzugsweise < 1 Sekunde mit Wasser/Reinigungsflüssigkeit durchströmt worden ist. Dies wird durch kleinste Abstände zwischen Wegeventil und Düse sowie kleine Leitungs- und Düsenvolumina erreicht.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Druck in der Leitung des Fluides F hinter der Ventileinrichtung 28 höher als in der der Hilfsstoffe H nach dem Schaltventil 27, das heißt pw > ph. So kann auch die Zuleitung der Hilfsstoffe H zur Mehrstoffdüse 3 rückgespült werden, insbesondere bei Öffnen des Ventils 28.

Die Ausführung gemäß der 1 bis 5 können zur Vermeidung von Ablagerungen am Düsenaustritt 7 der Mehrstoffdüse 2 jeweils für sich allein eingesetzt werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung sind jedoch Kombinationen der jeweils in den 1 und 2 dargestellten Verfahren mit jenen in den 3 bis 5 denkbar. Bei den in den 6 bis 8 beispielhaft wiedergegebenen Kombinationen werden der Mehrstoffdüse zwei Befeuchtungsmedien zugeführt, einmal über die Befeuchtung des Zerstäubungsgases ZG und des weiteren entweder durch direkte Fluidzufuhr zur Düse oder über eine Mischkammer.

Die 6 verdeutlicht dabei eine Ausführung gemäß 1 in Kombination mit einer Ausführung gemäß 5. Bei dieser wird in Analogie zu der in der 1 dargestellten Vorgehensweise das Zerstäubungsgas mit einem Befeuchtungsmedium in Form von Flüssigkeit gesättigt der Zweistoffdüse 3 zugeführt. Die Zufuhr der Hilfsstoffe H erfolgt über den Einlass 5, an den wahlweise auch die in der 5 dargestellte Versorgungsleitung 29 für Wasser oder Reinigungsflüssigkeit ankoppelbar ist.

Die 7 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Kombination der erfindungsgemäßen Sättigung des Zerstäubungsgases gemäß 1 in einer Mehrstoffdüse gemäß 3, hier beispielsweise 3a. Die Betriebweise der Mehrstoffdüse bleibt unverändert, lediglich das Zerstäubungsgas wird im gesättigten Zustand zugeführt, so dass hier keine Trocknung des Wasser-/Hilfsstoffgemisches mehr erfolgt.

Die 8 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Kombination einer Ausführung gemäß 1 in Kombination mit 4. Die Funktionsweise gestaltet sich in Analogie zu der in der 4 beschriebenen, wobei jedoch das Zerstäubungsgas ZG bereits im gesättigten Zustand ZGG vorliegt.

Die Ausführungen gemäß der 6 bis 8 können auch dahingehend modifiziert werden, dass anstatt der vorgesehenen Sättigung des Zerstäubungsgases ZG durch ein Fluid F das Zerstäubungsgas in Form von Dampf D zugeführt wird.

1
Sprühauftragseinrichtung
2
Mehrstoffdüse
3
Zweistoffdüse
4
Mischkammer
5
erster Einlass
6
zweiter Einlass
7
Düsenaustrittsquerschnitt
8
Zerstäuberdüse
9
Befeuchtungseinrichtung
10
Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit
11
zentrale Zerstäubungsmediumversorgungsleitung
12
Einrichtung zur Einbringung des Befeuchtungsmediums
13
Heizeinrichtung
14
Kühleinrichtung
15
Flüssigkeits-/Kondensateinspritzung
16
Aggregat
17
Dreistoffdüse
18
Einlass
19
Mischkammer
20
Einlass
21
Einlass
22
Ausgang
23
zentrale Versorgungsleitung
24
Versorgungsleitung für Hilfsstoff
25
Kühlkanal
26
Dampfbereitstellungseinheit
27
Steuer- und/oder Regelventil
28
Steuer- und/oder Regelventil
29
Versorgungsleitung
H
Hilfsstoff
ZM
Zerstäubungsmedium
ZG
Zerstäubungsgas
ZGG
gesättigtes Zerstäubungsgas
F
Fluid
K
Kondensat
W
Wasser


Anspruch[de]
Verfahren zur Erzeugung von Sprühnebel (N) aus einem Hilfsstoff (H), insbesondere einem Auftragsmedium zum Auftrag auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn, durch Zerstäubung mit einem Zerstäubungsmedium (ZM) in einer als Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) ausgeführten pneumatischen Zerstäuberdüse, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befeuchtungsmedium in die Mehrstoffdüse (2, 3, 17) zugegeben wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Befeuchtungsmedium Dampf (D) verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sattdampf verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäubungsmedium (ZM) ein Zerstäubungsgas (ZG) verwendet wird, das mit dem Dampf (D) vermischt wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubungsgas (ZG) mit dem Dampf (D) vor einem Einlass (6) in die Mehrstoffdüse (2) vermischt wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf (D) als Zerstäubungsmedium (ZM) der Mehrstoffdüse (2) zugeführt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäubungsmedium (ZM) ein Zerstäubungsgas (ZG) und als Befeuchtungsmedium ein Fluid (F) verwendet werden und das Zerstäubungsgas (ZG) mit dem Fluid (F) befeuchtet, vorzugsweise gesättigt wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung des Zerstäubungsgases (ZG) mit dem Fluid (F) der einzelnen Mehrstoffdüse (2) vorgeschaltet erfolgt. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung des Zerstäubungsgases (ZG) mit Fluid (F) in einer, mit einer Mehrzahl von Mehrstoffdüsen (2, 2.1, 2.2) verbundenen zentralen Zerstäubungsmediumversorgungsleitung (11) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung von Zerstäubungsgas (ZG) mit Fluid (F) in der Mehrstoffdüse (2, 3, 17) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubungsgas (ZG) vor der Befeuchtung erwärmt und/oder das mit Feuchtigkeit angereicherte Zerstäubungsgas (ZGG) nach der Befeuchtung gekühlt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als einziges Befeuchtungsmedium oder ein weiteres zusätzliches Befeuchtungsmedium ein Fluid (F) verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrstoffdüse (2) eine Zweistoffdüse (3) verwendet wird und das Fluid (F) alternativ zur Zufuhr von Hilfsstoffen (H) der Mehrstoffdüse (2, 3, 17) über einen Einlass (5) für die Hilfsstoffe (H) zuführbar ist. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Fluid (F) bei Unterbrechung der Zufuhr von Zerstäubungsmedium (ZM) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (F) zusätzlich zu den Hilfsstoffen (H) der Mehrstoffdüse (2, 3, 17) zuführbar ist. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrstoffdüse (2) eine Dreistoffdüse (17) verwendet wird und das Zerstäubungsmedium (ZM), das Fluid (F) und die Hilfsstoffe (H) annähernd zeitgleich der Dreistoffdüse (17) über jeweils einen eigenen Einlass (5, 6, 18) zugeführt und vermischt werden. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrstoffdüse (2) eine Dreistoffdüse (17) verwendet wird und das Zerstäubungsmedium (ZM) und das Fluid (F) in einem ersten Verfahrensschritt miteinander verdüst werden und in einem weiteren zweiten Verfahrensschritt der Hilfsstoff (H) in das gebildete Zerstäubungsmedium/Fluidgemisch eingedüst wird. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff (H) dosiert der Dreistoffdüse (17) zugeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (F) einer Mehrstoffdüse (2, 3, 17) oder einer Mehrzahl von Mehrstoffdüsen (2, 2.1, 2.2, 3, 17) gemeinsam zugeführt wird, Verfahren nach einem der Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (F) den Hilfsstoffen (H) zugeführt und mit diesen vermischt wird. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung in einer der Mehrstoffdüse ((2, 2.1, 2.2, 3) vorgeordneten Mischkammer (19), die mit einer Vielzahl von Mehrstoffdüsen (2, 2.1, 2.2, 3) verbunden ist, erfolgt. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung in einer der einzelnen Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) vorgeordneten oder in dieser integrierten Mischkammer (19) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Hilfsstoff (H) und/oder Fluid (F) gesteuert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäubungsmedium ein Zerstäubungsgas (ZG), vorzugsweise Luft verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid (F) Frischwasser (W) oder Kondensat (K) verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) selbst bzw. die medienführenden Teile der Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) gekühlt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoff (H) organische oder anorganische Flüssigkeiten, Streichfarbe, Tenside, Chemikalien oder Stärke aufgetragen werden. Sprühauftragseinrichtung (1) zum Auftrag von Hilfsstoffen (H), insbesondere Auftragsmedium, auf eine Faserstoffbahn, insbesondere Karton- oder Papierbahn mit mindestens einer Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17), umfassend einen ersten Einlass (5) zur Kopplung mit einer Bereitstellungseinheit für Hilfsstoffe (H) und einem zweiten Einlass (6) zur Kopplung mit einer Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit (10, 26), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung zum wenigstens mittelbaren Einbringen eines Befeuchtungsmediums in die Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) vorgesehen ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einrichtung (12) zum wenigstens mittelbaren Einbringen eines Befeuchtungsmediums als Befeuchtungseinrichtung (9) ausgeführt ist und in der Verbindung zwischen der Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit (10) mit der Mehrstoffdüse (2, 2.2, 2.2, 3, 17) angeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung (9) eine Einsprüheinrichtung (15) für eine Flüssigkeit oder ein Kondensat (K) umfasst. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung (9) eine Dampfansaugeinrichtung (16) umfasst, die mit der Verbindungsleitung (11) zwischen Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit (10) und zweitem Einlass (6) an der Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) gekoppelt ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Befeuchtungseinrichtung (9) eine Einrichtung (13) zur Erhitzung des Zerstäubungsmediums (ZM) vorgeordnet und/oder eine Einrichtung zur Kühlung (14) nachgeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12) zum wenigstens mittelbaren Einbringen eines Befeuchtungsmediums die Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit und die Verbindungsleitung zum Einlass (6) umfasst und die Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit von einer Dampfbereitstellungseinheit (26) gebildet wird. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vielzahl von Mehrstoffdüsen (2.1, 2.2, 2, 3, 17) umfasst, wobei jeder Mehrstoffdüse (2.1, 2.2, 2, 3, 17) eine eigene Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit (10, 26) zugeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vielzahl von Mehrstoffdüsen (2.1, 2.2, 2, 3, 17) umfasst, wobei eine Mehrzahl der Mehrstoffdüsen (2.1, 2.2, 2, 3, 17) mit einer mit der Zerstäubungsmediumbereitstellungseinheit (10, 26) verbundenen zentralen Versorgungsleitung (11) verbunden sind. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12) eine Fluidbereitstellungseinheit umfasst, die wenigstens mittelbar mit der Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) verbindbar ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidbereitstellungseinheit alternativ zur Hilfsstoffbereitstellungseinheit (H) an den ersten Einlass (5) ankoppelbar ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2) als Dreistoffdüse (17) ausgeführt ist, umfassend einen weiteren dritten Einlass (18) für das Fluid (F). Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mehrstoffdüse ein erster Mischbereich vorgesehen ist, welcher mit den Einlässen (18, 6) für das Zerstäubungsmedium (ZM) und das Fluid (F) gekoppelt ist und ein weiterer zweiter, dem ersten nachgeordneter Mischbereich, der mit dem Einlass (5) für Hilfsstoffe gekoppelt ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Mischbereich vorgesehen ist, der mit den einzelnen Einlässen (5, 6, 18) für das Zerstäubungsmedium (ZM), das Fluid (F) und die Hilfsstoffe (H) gekoppelt ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischkammer (19) vorgesehen ist, die einen ersten Einlass (20) für Hilfsstoffe (H) und einen zweiten Einlass (21) für Fluid (F) umfasst und einen Auslass (22), der mit dem ersten Einlass (5) der Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) gekoppelt ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkammer (19) wenigstens eine Einrichtung zur Unterbrechung oder Ankoppelung und/oder Steuerung der Zulaufmenge von Hilfsstoff (H) und/oder Fluid (F) zur Mischkammer (19) zugeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3) als Zweistoffdüse (3) ausgeführt ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelnen Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3) jeweils eine Mischkammer (19) zugeordnet ist, die außerhalb oder in die Mehrstoffdüse (2) integriert angeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (19) jeweils einer Mehrzahl von Mehrstoffdüsen (2, 2.1, 2.2) gemeinsam zugeordnet ist. Sprühauftragseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 28 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steuerung des Zulaufs des Zerstäubungsmediums und/oder des Befeuchtungsmediums und/oder der Hilfsstoffe (H) vorgesehen sind. Sprühauftragseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 28 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelnen Mehrstoffdüse (2, 2.1, 2.2, 3, 17) eine Kühleinrichtung (25) zugeordnet ist.






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