DE19941729A1 - Düsenkörper zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen z. B. an Wasservernadelungseinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Wasserstrahlen an einem Düsenbalken für die hydrodynamische Wasservernadelung werden in einem Düsenkörper gebildet, der sich über die Länge des Düsenbalkens erstreckt. Das Material des Düsenstreifens besteht im Allgemeinen aus Edelstahl, in das die Löcher für die Düsenstrahlen gestanzt oder gebohrt werden. Nach der Erfindung soll das Material des Düsenkörpers aus Hartmetall, Keramik oder einem ähnliche Eigenschaften aufweisenden Material bestehen und die Löcher dann mit einem Laserstrahl eingebrannt werden. Die gewährleistet nicht nur hohe Abrasivbeständigkeit der Lochrandbereiche, sondern sehr glatte Lochwandungen, die ohne Grat herstellbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkörper zur Erzeugung von feinsten Flüssig­ keitsstrahlen zur Strahlverflechtung von endlosen oder endlichen Fasern in Waren­ bahnen aus Chemie- oder Naturfasern in Nonwovens, Tissue, Geweben oder Gewir­ ken, der vorzugsweise in einem quer zur vorlaufenden Warenbahn sich erstreckenden, in seiner Länge der Breite der Warenbahn entsprechenden Düsenbalken flüssigkeits­ dicht gelagert ist, wobei in dem Düsenbalken ein Flüssigkeitsdruck bis zu 1000 bar erzeugt ist, der den Düsenkörper gegen eine mit einem Durchflußschlitz versehene Wandung des Düsenbalkens preßt, wobei in den Düsenkörper zur Erzeugung der Flüssigkeitsstrahlen eine Vielzahl von dicht nebeneinander angeordneten, im Durch­ messer kleinste Löcher eingebracht sind.

Ein Düsenkörper dieser Art ist z. B. aus der EP-A-0 725 175 bekannt. Er erstreckt sich über eine große Länge und ist im allgemeinen aus einem dünnen Blech aus Edelstahl mit z. B. mechanisch hergestellten Löchern gebildet. Dieser Düsenstreifen bzw. die in diesen eingebrachten Löcher haben eine in der Praxis ausprobierte und immer wieder verbesserte Geometrie, die im Herstellungsverfahren sehr teuer ist. Die Wandung der einzelnen bis zu 0,1 mm im Durchmesser großen Düsenlöcher muß äußerst glatt sein, weswegen die Löcher gebohrt oder gestanzt werden. Die Länge der Löcher ist von besonderer Bedeutung für die Ausbildung des Wasserstrahls, weswegen im allgemei­ nen hinter einem den Wasserstrahl bestimmenden Düsenquerschnitt ein diffuser, koni­ scher Teil über die Dicke des Düsenkörpers sich anschließt, auch um den gebildeten Wasserstrahl auf dem Wege zum Ende des Loches nicht durch Reibung an den Wan­ dungen des Loches aufzureißen. Außerdem werden die Löcher aufgrund des von der Praxis immer höher gewünschten Wasserdruckes und auch wegen der ständigen Ab­ rasion schnell in den Randbereichen unsauber. Dies erzeugt auch unscharfe, unrunde Wasserstrahlen, die nur eine unbefriedigende Energie in die dynamische Behandlung der Warenbahn bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsenkörper, sprich einen Düsen­ streifen zu entwickeln, in den exakt ausgebildete, über die ganze Länge äußerst glatte Löcher einbringbar und deren Ränder auch auf Dauer abrasionsbeständig sind.

Ausgehend von einem Düsenkörper anfangs genannter Art, wird die Lösung des Pro­ blems darin gesehen, daß als Material für den Düsenkörper ein Hartmetall oder ein Keramikwerkstoff oder ein Werkstoff ausgewählt ist, der die gleichen oder ähnlichen physikalischen Eigenschaften hat. Beide Materialien sind spröde, insbesondere Kera­ mik, so daß zunächst die Gruppe der Hartmetalle zu bevorzugen sind. Hartmetalle sind in die Gruppen K, M und P aufteilbar:
K-Gruppe Wolframkarbid-Kobalt-Legierung: zeichnet sich durch hohe Härte aus.
M-Gruppe Zusatz (3-15%) von Titan- und Tantalkarbid: zeichnet sich durch hö­ here Warmverschleißfestigkeit aus.
P-Gruppe höherer Titan- und Tantalkarbidanteil (10-60%): zeichnet sich weiterhin durch gute Stahlzerspanung aus.

Mit diesen Materialien können damit Düsenkörper hergestellt werden, deren Löcher mit großem Vorteil eine hohe Abrasionsbeständigkeit haben. Diese Materialien werden zur Zeit nur für die spanabhebende Bearbeitung von Metalllegierungen eingesetzt. Nun­ mehr sollen sie selbst zur laufenden Herstellung von Fluidstrahlen verwendet werden.

Es hat sich noch erwiesen, daß diese Materialien sich besonders gut für die Laser­ strahlbehandlung eignen. Die Schnittkanten beim Lasern in diesem Material sind äußerst glatt und ohne Grat schneidbar, so daß evtl. sogar eine bisher notwendige Nachbearbeitung der Löcher entfallen kann. Insofern ist es ein wesentlicher Bestand­ teil der Erfindung, die Löcher für die Düsenstrahlen in den Düsenkörper aus diesen Materialien mittels Laserstrahlen herzustellen. Der Düsenkörper kann mit seiner Mate­ rialdicke sogar in voller Höhe das Düsenloch bilden, das heißt also, daß die bisher ein­ zubringende konische Erweiterung zum Auslauf des Loches hin entfallen kann. Die Löcher sollten einen Durchmesser von 0, 08 bis 0, 15 mm haben und der Lochabstand sollte zwischen 20 bis 128 hpi in einer oder zwei Reihen liegen. Die Dicke des Düsen­ körpers liegt üblicherweise zwischen 0,8 und 2 mm.

Für die weitere Ausbildung des Düsenkörpers, also des Düsenstreifens für größere Arbeitsbreiten sind mehrere Möglichkeiten offen. Da das Hartmetall oder ein Keramik­ werkstoff sehr spröde ist, könnte man dieses die Düsenlöcher bildende Material in einem stabileren Rahmen lagern oder das Material auf einen Träger z. B. aus Edel­ stahl aufbringen.

Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft darge­ stellt. Die Figur zeigt einen Schnitt quer durch einen Düsenbalken, wie er in der EP 0 725 175 offenbart ist.

Das Gehäuse des Düsenbalkens besteht aus einem Oberteil 1, das mit dem Unterteil 2 vielfach über die Länge durch die Schrauben 3 von unten verschraubt ist. Das Oberteil 1 weist längs zwei Bohrungen 4 und 5 auf, von denen die obere die Druckkammer 4 und die untere die Druckverteilkammer 5 ist. Beide Kammern sind an der einen Stirn­ seite offen und wieder durch Deckel flüssigkeitsdicht verschraubt. Die beiden Kam­ mern 4 und 5 sind durch eine Zwischenwandung voneinander getrennt. Über die Länge des Düsenbalkens verbinden eine große Anzahl von Durchflußbohrungen 9 in der Zwischenwandung die beiden Kammern, so daß die in die Druckkammer 4 einströ­ mende Flüssigkeit gleichmäßig verteilt über die Länge in die Druckverteilkammer 5 ausströmt, in der zusätzlich an Halterungen 21 ein Prallkörper 20 gehalten ist. Die Druckverteilkammer ist nach unten offen, und zwar durch den gegenüber dem Durch­ messer der Bohrung der Druckverteilkammer 5 schmalen Schütz 10, der sich ebenfalls über die Länge des Balkens erstreckt.

Gemäß der Figur ist das Oberteil 1 mit dem Unterteil 2 fest und flüssigkeitsdicht ver­ schraubt. Die Dichtigkeit wird durch den O-Ring 11 bewirkt, der in einer Ringnut des Oberteils 1 einliegt. In der Mitte zwischen dem O-Ring 11 umschließt den Schlitz 10 einen Federvorsprung 23, der in einer entsprechenden Nut 24 des Unterteils 2 einge­ paßt ist und für den O-Ring 12 eine Reparaturnut 26 aufweist, dessen Außenränder 25 gegen den Rand des Düsenblechs 14 gerichtet sind. In dem Boden der Nut 24 des Unterteils 2 ist wiederum eine Ringnut eingebracht, in der der O-Ring 12 zur Abdich­ tung des Düsenblechs 14 einliegt. In einer Linie unterhalb der Flüssigkeitsdurchfluß­ bohrungen 9 und des Schlitzes 10 ist im Unterteil 2 ebenfalls ein Schlitz 13 einge­ bracht, der in seinem oberen Bereich nur sehr schmal ist und nur wenig mehr als die Breite der wirksamen Düsenöffnungen des Düsenbleches 14 offen läßt.

Die Zeichnung ist hier nur im Zusammenhang mit der Lagerung des Düsenbleches, oder Düsenkörpers von Bedeutung. Der Düsenbalken kann auch ganz anders ausse­ hen, nämlich wie er z. B. in der DE-A-199 21 694 offenbart ist.

Claims (5)

1. Düsenkörper zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur Strahlverflech­ tung von endlosen oder endlichen Fasern in Warenbahnen aus Chemie- oder Naturfasern in Nonwovens, Tissue, Geweben oder Gewirken, der vorzugsweise in einem quer zur vorlaufenden Warenbahn sich erstreckenden, in seiner Länge der Breite der Warenbahn entsprechenden Düsenbalken flüssigkeitsdicht gelagert ist, wobei in dem Düsenbalken ein Flüssigkeitsdruck bis zu 1000 bar erzeugt ist, der den Düsenkörper gegen eine mit einem Durchflußschlitz versehene Wandung des Düsenbalkens preßt, wobei in den Düsenkörper zur Erzeugung der Flüssigkeits­ strahlen eine Vielzahl von dicht nebeneinander angeordneten, im Durchmesser kleinste Löcher eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Düsenkörper (14) ein Hartmetall oder ein Werkstoff ausgewählt ist, der die gleichen oder ähnlichen physikalischen Eigenschaften hat.

2. Düsenkörper zur Erzeugung von feinsten Flüssigkeitsstrahlen zur Strahlverflech­ tung von endlosen oder endlichen Fasern in Warenbahnen aus Chemie- oder Naturfasern in Nonwovens, Tissue, Geweben oder Gewirken, der vorzugsweise in einem quer zur vorlaufenden Warenbahn sich erstreckenden, in seiner Länge der Breite der Warenbahn entsprechenden Düsenbalken flüssigkeitsdicht gelagert ist, wobei in dem Düsenbalken ein Flüssigkeitsdruck bis zu 1000 bar erzeugt ist, der den Düsenkörper gegen eine mit einem Durchflußschlitz versehene Wandung des Düsenbalkens preßt, wobei in den Düsenkörper zur Erzeugung der Flüssigkeits­ strahlen eine Vielzahl von dicht nebeneinander angeordneten, im Durchmesser kleinste Löcher eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Düsenkörper (14) ein Keramikwerkstoff oder ein solcher ausgewählt ist, der die gleichen oder ähnlichen physikalischen Eigenschaften hat.

3. Düsenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenlöcher in das Material mit einem Laserstrahl gebrannt sind.

4. Düsenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Düsenkörper über seine Flächenausdehnung von einem anderen Material wie Edelstahl gehalten, unterstützt ist.

5. Düsenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Träger des Düsenkörpers vollflächig eine Hartmetall oder eine Keramikschicht aufge­ bracht ist und diese Schicht alleine die Löcher für die Ausbildung der Wasser­ strahlen aufweist, während die Trägerschicht einen den jeweiligen Wasserstrahl nicht beeinflussenden größeren Durchtrittsquerschnitt für den Wasserstrahl auf­ weist.