WO2008028722A1 - Entgasungsvorrichtung - Google Patents

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WO2008028722A1
WO2008028722A1 PCT/EP2007/057350 EP2007057350W WO2008028722A1 WO 2008028722 A1 WO2008028722 A1 WO 2008028722A1 EP 2007057350 W EP2007057350 W EP 2007057350W WO 2008028722 A1 WO2008028722 A1 WO 2008028722A1
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WO
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medium
turntable
drive shaft
baffle
vacuum container
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/057350
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Méndez-Gallon
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B01D19/0052—Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0021—Degasification of liquids by bringing the liquid in a thin layer
    • B01D19/0026—Degasification of liquids by bringing the liquid in a thin layer in rotating vessels or in vessels containing movable parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0036—Flash degasification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/12—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/16—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with paddles or arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
    • B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/86—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for working at sub- or superatmospheric pressure

Definitions

  • the invention relates to a device for degassing a liquid to pasty medium, in particular a coating color for coating a paper, cardboard or other fibrous web with a rotationally symmetrical vacuum container, the at least one inlet for the medium to be degassed, an outlet for virtually gas-free medium, a vacuum connection and has a centrally disposed, vertical drive shaft, wherein the drive shaft carries at least one turntable and can rotate, and forms the at least one turntable with its outer periphery to the inner wall of the vacuum vessel an overflow gap.
  • Such a device can be taken from the still unpublished DE 10 2005 060846. Reference is also made to DE-A1 100 39 275 and also subsequently published DE 10 2005 017 952.
  • a vacuum degasser is used, which in itself ensures a good degassing or venting effect.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved, more efficient device for degassing media that are difficult to degas, in particular coating color, specify.
  • the object is achieved with a device according to claim 1.
  • the device comprises a vacuum container through which the medium to be degassed flows.
  • the vacuum container according to the invention at least one pair of baffles is installed. It consists of two co-axially arranged directly above one another and co-rotating with an existing centric hollow drive shaft turntables, each having an impact surface for the supplied medium to be degassed.
  • the baffle pair is assigned at least one branching off from the drive shaft medium supply nozzle, which is directed in each case with its discharge opening to the relevant turntable or its baffle and there ensures a propagation of the medium to be degassed.
  • the medium to be degassed evened out and is subjected due to the set speed of centrifugal force and thrown toward the inner wall of the vacuum vessel, from where it proceeds in UNEtgaster form in the lower part of the vacuum vessel under further degassing.
  • Another advantage is that this is possible in a confined space in the vacuum container and for this better ventilation effect no enlarged space is necessary.
  • An expedient embodiment of the invention is that the upper turntable of the baffle surface pair, starting from the hollow drive shaft in the direction of the inner wall of the vacuum vessel upwards rises and the lower turntable also in the direction of the inner wall of the vacuum vessel but falls downwards.
  • a rise and tilt angle a range between 5 ° and 40 ° is proposed.
  • the distribution of the medium over the entire baffle is thereby facilitated and thus increases the degassing effect.
  • the impingement of the baffles can be accomplished most easily if the medium to be degassed at least one media feed from above to the upper turntable or its baffle and at least one other medium feed nozzle the medium to be degassed from below onto the lower turntable or its impact surface applies. You even have the opportunity to work with different medium pressures.
  • the medium supply nozzles are designed as vane nozzles.
  • the propagation angle and thus a homogenization of the applied on the turntables or their baffles medium is thus easier to achieve.
  • As propagation angles orders of magnitude between 45 ° and 140 ° are proposed.
  • an angle between 100 ° and 160 ° between the turntable and the associated medium discharge nozzle is provided.
  • a further improvement in the efficiency of the degassing device can be achieved if a perforated plate, for example, on the upper turntable
  • Screen plate is attached. This plate should be on the outer circumference with the
  • the medium to be degassed is forced through the perforations or the sieve holes and through the gap as a thin and uniform film, which then runs into the lower part of the vacuum container with further degassing.
  • baffles including the associated medium supply nozzles coaxially one above the other in the vacuum vessel.
  • turntables are present, the more critical the stability problem, because a uniform distribution of the medium on the turntables is more difficult. So are several turntable available, speeds between 200 and 1000 rpm should be "1 be chosen. Small turntable must faster (about 2,000 to 10,000 min” 1) Turn the turntable with larger diameter.
  • the medium can lose more gas shares and thus be virtually gas-free. Practically gas-free means that small residual amounts of dissolved gas can still be contained in the medium, depending on the type of medium.
  • the virtually gas-free medium is now available for its further use. If the medium is a pigment-containing coating color, this can now be fed to a device according to the invention arranged downstream of the coating device. Preference is given to a curtain coater as a coating device. Due to the invention, for the first time high-viscosity coating media are applied by means of curtain coating on a running paper, board or other fibrous web strip and free of defects.
  • FIG. 1 shows a roughly schematic cross section of a device according to the invention
  • Figure 2 shows an illustration of a Mediumszu Glassdüse of Figure 1 in the
  • Figure 3 shows the device acc.
  • FIG. 1 shows a cross section of a device 1 which serves to degas a medium 2.
  • a medium 2 which serves to degas a medium 2.
  • it is a high-viscosity coating color for finishing a running paper or board web.
  • the device 1 comprises a rotationally symmetrical vacuum container 3, which is about 2 m high and has a diameter of about 2m.
  • an inlet 4 for the medium to be degassed 2 and also a vacuum connection or vacuum generator 5 is provided on the lid of the container.
  • Both turntables (which could also be referred to as a spin plate) and each have a baffle for them to be degassed medium 2, form a so-called baffle pair 9.
  • the turntable 7 has the baffle 10 and turntable 8, the baffle 11th Both turntables 7 and 8 also each form with their outer periphery to the inner wall 12 of the vacuum container 3 through an overflow gap 13 through which the distributed on the baffles 10 and 11 and uniform medium 2 runs in the lower part of the container 3.
  • both the upper turntable 7 of the baffle surface pair 9 and the lower turntable 8 are assigned at least one medium feed nozzle 14 branching off from the drive shaft 6.
  • Each nozzle 14 has an outflow opening 15, which is directed to the relevant turntable 7 and 8 or its baffle 10 and 11, where it provides for a propagation of the medium to be degassed 2.
  • the usable area for degassing has doubled by the creation of the two baffles 10 and 11.
  • the total flow of degassing medium 2 fed to the degassing device 1 or the vacuum container 3 is thereby divided into two partial streams 2a and 2b.
  • On the turntables 7 and 8 can thereby form a much thinner to be degassed film thickness, which is better degassable.
  • the existing centrifugal force due to the set speed causes the medium or the partial streams 2a and 2b can be uniform on the baffles 10 and 11 and are thrown in the direction of the inner wall 11 of the vacuum vessel 3, from where they in utztgaster form - as above already described- get into the lower part of the vacuum vessel under further degassing.
  • This plate 16 forms on its outer periphery with the
  • Turntable 7 a minimum gap a from 0.2 to 0.8mm. Here, thrown off medium can accumulate and even more uniform. That on the
  • Baffle 10 pre-stretched and distributed medium 2 or 2a is pressed due to the centrifugal force through the perforations and through the gap a as a thin and uniform film, which then runs in the lower part of the vacuum vessel under further degassing.
  • the at least one medium feed nozzle 14 for the medium 2 to be degassed is from the top to the top
  • Ausströmdüse 14 and the ejected medium is an impact or flow angle ⁇ between 100 ° and 160 °. In the example, 110 ° are provided.
  • the said medium supply nozzles 14 are formed as blade nozzles 14a, as shown in Figure 2 in a rough schematic side view.
  • the function of the degassing or venting device 1 is decisively influenced by the degree of increase in the free surface of the medium 2 to be degassed by the formation of flat jets 14b.
  • a set flow rate Q m 3 / min
  • V volume area ratio
  • A is the illustrated free area of the ejected medium 2 in the form of the flat jet 14b
  • V is the volume.
  • FIG. 3 shows the device 1 according to the invention from FIG. 1 in plan view. Here, the propagation of the medium 2 emerging from individual medium feed nozzles 14 or in flat jets 14b is illustrated.
  • each nozzle 14 is shown, which are arranged distributed uniformly around the outer circumference of the drive shaft 6.
  • the individual propagation angles Y should be between 45 ° and 140 ° in order to achieve the necessary equalization.
  • the ejected medium spreads at an angle Y of 45 ° (referred to as the propagation angle) due to the eight nozzles 14 present.
  • the propagation angle would be 60 °, with five nozzles 72 ° and with only four nozzles 90 °.
  • the nozzles 14 rotate with the drive shaft 6, whereby the propagation and the distribution of the medium 2 is particularly uniform.
  • the speed for the drive shaft 6 or for at least one of the turntable 7 and / or 8 of the at least one baffle plate pair 10, 11 and if desired for the perforated plate 16 and / or if desired for the medium supply nozzles 14th between 1000 and 10000 min "1 With higher viscosity and higher solids contents, the speed must reach the higher value.
  • the virtually gas-free medium 17 produced by the device 1 according to the invention ie coating paint containing pigment, passes via an outlet 18 and a supply line to a downstream coating device 19.
  • a coating device 19 is particularly a curtain applicator applicable, which give due to the sensitivity of the commissioned work curtain carefully degassed coating medium is required in order to achieve the necessary order quality on the substrate to be coated (paper or cardboard) can.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen eines flüssigen bis pastösen Mediums (2), insbesondere einer Streichfarbe zum Beschichten eine s Substrates, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, mit einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Vakuumbehälter (3), der mindestens einen Einlass (4) für das zu entgasende Medium (2), einen Auslass (18) für praktisch gasfreies Medium (17), einen Vakuumanschluss (5) sowie eine zentrisch angeordnete, vertikale Antriebswelle (6) aufweist, wobei die Antriebswelle (6) wenigstens einen Drehteller (7 oder 8) trägt und mitrotieren lässt, und der wenigstens eine Drehteller (7 oder 8) mit seinem Außenumfang zur Innenwand (12) des Vakuumbehälters (3) einen Überlaufspalt (13) bildet. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass wenigstens ein aus zwei koaxial unmittelbar übereinander angeordneten rotierenden Drehtellern (7; 8) mit Prallflächen (10; 11) bestehendes Prallflächenpaar (9) vorgesehen ist, wobei je einem Drehteller (7; 8) des Prallflächenpaares (9) wenigstens eine Mediums-Zufuhrdüse (14) zugeordnet ist, die jeweils mit ihrer Ausströmöffnung (15) auf den betreffenden Drehteller (7; 8) bzw dessen Prallfläche (10; 11) gerichtet ist.

Description

Voith Patent GmbH Akte: HPU13009 WO
89510 Heidenheim „Vakuumentlüftergeometrie CC"
Entgasungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen eines flüssigen bis pastösen Mediums, insbesondere einer Streichfarbe zum Beschichten einer Papier-, Kartonoder anderen Faserstoffbahn mit einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Vakuumbehälter, der mindestens einen Einlass für das zu entgasende Medium, einen Auslass für praktisch gasfreies Medium, einen Vakuumanschluss sowie eine zentrisch angeordnete, vertikale Antriebswelle aufweist, wobei die Antriebswelle wenigstens einen Drehteller trägt und mitrotieren lässt, und der wenigstens eine Drehteller mit seinem Außenumfang zur Innenwand des Vakuumbehälters einen Überlaufspalt bildet.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der noch unveröffentlichten DE 10 2005 060846 entnehmbar. Auch auf die DE-A1 100 39 275 und die ebenfalls nachveröffentlichte DE 10 2005 017 952 wird verwiesen. Zur Entgasung bzw. Entlüftung wird ein Vakuumentgaser verwendet, der an sich für eine gute Entgasung- bzw. Entlüftungswirkung sorgt.
Die Anforderungen an die Entgasung von Medien, insbesondere Streichmedien sind aber gestiegen. Es wurde auch festgestellt, dass je dicker die Mediums - d.h. Flüssigkeitsfilme sind, desto schwerer lassen sich diese entgasen. Das liegt immer noch daran, dass die zu entgasenden Medien Eigenschaften aufweisen, die eine Entgasung erschweren. Hierzu gehört beispielsweise ein hoher Feststoffgehalt und hohe Viskosität. Die im Medium bzw. der Streichfarbe enthaltenen Gasblasen platzen in solch einem Medium nur sehr schwer und können dann auch nicht entweichen. Bei hoher Viskosität des Mediums und/oder hohen Feststoffgehalten ist die Wirkung eines Vakuumentgaser beschränkt und es reicht außerdem die Auftriebskraft der im Medium eingeschlossenen Gasblasen nicht aus, um auf die Mediums- bzw. Flüssigkeitsoberfläche zu gelangen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte, wirkungsvollere Vorrichtung zur Entgasung von schwer entgasbaren Medien, insbesondere von Streichfarbe, anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung umfasst einen Vakuumbehälter, den das zu entgasende Medium durchströmt. Im Vakuumbehälter ist erfindungsgemäß wenigstens ein Prallflächenpaar eingebaut. Es besteht aus zwei koaxial unmittelbar übereinander angeordneten und mit einer vorhandenen zentrischen hohlen Antriebswelle mitrotierenden Drehtellern, die jeweils eine Prallfläche für das zugeführte zu entgasende Medium aufweisen.
Je einem Drehteller des Prallflächenpaares ist wenigstens eine von der Antriebswelle abzweigende Mediums-Zufuhrdüse zugeordnet, die jeweils mit ihrer Ausströmöffnung auf den betreffenden Drehteller bzw dessen Prallfläche gerichtet ist und dort für eine Ausbreitung des zu entgasenden Mediums sorgt. Auf den beiden Prallflächen vergleichmässigt sich das zu entgasende Medium und wird aufgrund der eingestellten Drehzahl einer Fliehkraft unterworfen und in Richtung der Innenwand des Vakuumbehälters geschleudert, von wo aus es in teilentgaster Form in den unteren Teil des Vakuumbehälters unter weitere Entgasung abläuft.
Dadurch, dass ein von oben her und ein zweiter von unten her beaufschlagbarer Drehteller bzw. Prallflächen vorhanden sind, verdoppelt sich die zur Entgasung verfügbare Nutzfläche. Der dem Vakuumbehälter zugeführte Gesamtstrom an zu entgasendem Medium wird dadurch in zwei Teilströme aufgeteilt, wodurch die zu entgasende Filmdicke dünner ist und sich dadurch eine bessere Entgasungs- bzw. Entlüftungswirkung als bisher erzielen lässt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass dies auf engstem Raum im Vakuumbehälter möglich ist und für diese bessere Entlüftungswirkung kein vergrößerter der Bauraum notwendig ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der obere Drehteller des Prallflächenpaares, ausgehend von der hohl ausgebildeten Antriebswelle in Richtung auf die Innenwand des Vakuumbehälters nach oben hin ansteigt und der untere Drehteller ebenfalls in Richtung auf die Innenwand des Vakuumbehälters aber nach unten hin abfällt. Als Anstiegs- und Neigungswinkel wird ein Bereich zwischen 5° und 40° vorgeschlagen.
Die Verteilung des Mediums über die gesamte Prallfläche wird dadurch erleichtert und damit die Entgasungswirkung erhöht.
Die Beaufschlagung der Prallflächen lässt sich am einfachsten bewerkstelligen, wenn die wenigstens eine Mediums-Zuführdüse das zu entgasende Medium von oben her auf den oberen Drehteller bzw. dessen Prallfläche und wenigstens eine weitere Mediums-Zuführdüse das zu entgasende Medium von unten her auf den unteren Drehteller bzw. dessen Prallfläche aufbringt. Dabei hat man sogar die Möglichkeit mit unterschiedlichen Mediumsdrücken zu arbeiten.
Sehr zweckmäßig ist es, wenn die Mediums-Zufuhrdüsen als Schaufeldüsen ausgebildet sind. Der Ausbreitungswinkel und damit eine Vergleichmäßigung des auf den Drehtellern bzw. deren Prallflächen aufgebrachten Mediums ist dadurch leichter erreichbar. Als Ausbreitungswinkel werden Größenordnungen zwischen 45° und 140° vorgeschlagen.
In diesem Zusammenhang ist auch ein Winkel zwischen 100° und 160° zwischen Drehteller und der zugeordneten Mediums-Ausströmdüse vorgesehen.
Als sehr vorteilhaft haben sich mehrere, vorzugsweise 4 bis 8 Stück gleichmäßig um den Außenumfang der Antriebswelle verteilt angeordnete Mediums-Zuführdüsen pro Drehteller erwiesen. Wenn diese sich darüber hinaus noch mitdrehen ist die Ausbreitung und die Verteilung des Mediums besonders effektiv.
Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Entgasungsvorrichtung lässt sich erreichen, wenn auf den oberen Drehteller eine perforierte Platte, beispielsweise
Siebplatte aufgesetzt ist. Diese Platte sollte an ihrem Außenumfang mit dem
Drehteller einen Spalt bilden. In diesem Spalt, der ca. 0,2 bis 0,8mm nur groß ist, - A -
kann sich abgeschleudertes Medium anstauen und noch weiter vergleichmässigen. Die auf der Prallfläche vorgestreckte und verteilte Flüssigkeit, d.h. das zu entgasende Medium wird aber aufgrund der Fliehkraft durch die Perforationen oder die Sieblöcher und durch den Spalt als dünner und gleichmäßiger Film gedrückt, der dann in den unteren Teil des Vakuumbehälters unter weitere Entgasung abläuft.
Ist ein besonders hochviskoses und/oder Feststoff reiches Medium zu entgasen, kann daran gedacht werden mehrere, also eine gewünschte Anzahl an Prallflächenpaaren einschließlich der zugehörigen Mediums-Zufuhrdüsen koaxial übereinander in den Vakuumbehälter einzubauen.
Als Drehzahlen für wenigstens einen der Drehteller des wenigstens einen Prallplattenpaares und gewünschtenfalls für die perforierte Platte und/ oder gewünschtenfalls für die Mediums-Zuführdüsen werden ca. 200 bis 10000 min"1 vorgeschlagen.
Hierbei ist zu beachten, dass je mehr Drehteller vorhanden sind, umso kritischer wird die Stabilitätsproblematik, weil eine gleichmässige Verteilung des Mediums auf die Drehteller dadurch schwieriger ist. Sind also mehrere Drehteller vorhanden, sollten Drehzahlen zwischen 200 und 1000 min"1 gewählt werden. Kleine Drehteller müssen schneller (ca. 2000 bis 10000 min"1) drehen als Drehteller mit grosserem Durchmesser.
Dadurch, dass die Entgasung unter Vakuum durchgeführt wird, kann das Medium verstärkt Gasanteile verlieren und dadurch wirklich praktisch gasfrei werden. Praktisch gasfrei bedeutet dabei, dass geringe Restmengen an gelöstem Gas je nach Mediumsart im Medium noch enthalten sein können.
Das praktisch gasfreie Medium steht nun für seine weitere Verwendung zur Verfügung. Ist das Medium eine pigmenthaltige Streichfarbe, kann dies nun einer de erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgeordneten Beschichtungseinrichtung zugeführt werden. Bevorzugt ist dabei an ein Vorhang-Auftragswerk als Beschichtungseinrichtung gedacht. Aufgrund der Erfindung können erstmalig hochviskose Auftragsmedien mit Hilfe des Vorhang-Streichens (Curtain Coatings) auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn streifen- und fehlstellenfrei aufgebracht werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben werden.
Figur 1 zeigt einen grob schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Entgasen. Figur 2 zeigt eine Darstellung einer Mediumszuführdüse aus Figur 1 in der
Seitenansicht Figur 3 zeigt die Vorrichtung gem. Figur 1 in der Draufsicht
In den Figuren sind für gleiche Bauteile oder gleichwirkende Mittel, gleiche Bezugszeichen gewählt.
In der Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 im Querschnitt dargestellt, die dem Entgasen eines Mediums 2 dient. Im vorliegenden Falle handelt es sich um eine hochviskose Streichfarbe zur Veredelung einer laufenden Papier- oder Kartonbahn.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen rotationssymmetrischen Vakuumbehälter 3, der ca. 2 m hoch ist und einen Durchmesser von ca. 2m aufweist.
Am Deckel des Behälters ist ein Einlass 4 für das zu entgasende Medium 2 und außerdem ein Vakuumanschluss bzw. Unterdruckerzeuger 5 vorgesehen.
Im Vakuumbehälter 3 befindet sich eine zentrisch angeordnete, vertikale und hohle Antriebswelle 6, die im Beispiel zwei koaxial angeordnete Drehteller 7 und 8 trägt und mit rotieren lässt. Beide Drehteller (die auch als Schleuderteller bezeichnet werden könnten) und jeweils eine Prallfläche für das ihnen zugeführte zu entgasende Medium 2 aufweisen, bilden ein so genanntes Prallflächenpaar 9. Der Drehteller 7 besitzt die Prallfläche 10 und Drehteller 8 die Prallfläche 11. Beide Drehteller 7 und 8 bilden auch jeweils mit ihrem Außenumfang zur Innenwand 12 des Vakuumbehälters 3 hin jeweils einen Überlaufspalt 13, über den das auf den Prallflächen 10 und 11 verteilte und vergleichmässigte Medium 2 in den unteren Teil des Behälters 3 abläuft.
Wie ebenfalls in Figur 1 zu erkenn ist, ist sowohl dem oberen Drehteller 7 des Prallflächenpaares 9 als auch dem unteren Drehteller 8 wenigstens eine von der Antriebswelle 6 abzweigende Mediums-Zufuhrdüse 14 zugeordnet. Jede Düse 14 weist eine Ausströmöffnung 15 auf, die auf den betreffenden Drehteller 7 und 8 bzw. dessen Prallfläche 10 und 11 gerichtet ist und dort für eine Ausbreitung des zu entgasenden Mediums 2 sorgt.
Die zur Entgasung verfügbare Nutzfläche hat sich durch die Schaffung der beiden Prallflächen 10 und 11 verdoppelt. Der der Entgasungsvorrichtung 1 bzw. dem Vakuumbehälter 3 zugeführte Gesamtstrom an zu entgasendem Medium 2 wird dadurch in zwei Teilströme 2a und 2b aufgeteilt. Auf den Drehtellern 7 und 8 kann sich dadurch eine wesentlich dünnere zu entgasende Filmdicke ausbilden, die besser entgasbar ist.
Die vorhandene Fliehkraft aufgrund der eingestellten Drehzahl bewirkt, dass das Medium bzw. die Teilströme 2a und 2b sich auf den Prallflächen 10 und 11 vergleichmässigen können und in Richtung der Innenwand 11 des Vakuumbehälters 3 geschleudert werden, von wo aus sie in teilentgaster Form - wie vorstehend schon beschrieben- in den unteren Teil des Vakuumbehälters unter weitere Entgasung gelangen.
In Figur 1 ist auch erkennbar, dass der obere Drehteller 7 des Prallflächenpaares 9, ausgehend von der hohl ausgebildeten und gleichfalls der Mediumszuführung dienenden Antriebswelle 6 in Richtung auf die Innenwand 12 des Vakuumbehälters 3 nach oben hin ansteigt und der untere Drehteller 8 ebenfalls in Richtung auf die Innenwand 12 des Vakuumbehälters 3 nach unten hin abfällt. Der eingezeichnete Anstiegswinkel α und auch der Neigungswinkel ß beträgt im Beispiel 40°. Die Verteilung des Mediums über die gesamte Prallfläche 10 und 11 wird dadurch erleichtert und auch die Entgasungswirkung erhöht.
Eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Entgasungsvorrichtung 1 lässt sich erreichen, wenn auf den oberen Drehteller 7 eine perforierte Platte 16, beispielsweise
Siebplatte aufgesetzt ist. Diese Platte 16 bildet an ihrem Außenumfang mit dem
Drehteller 7 einen minimalen Spalt a von 0,2 bis 0,8mm. Hier kann sich abgeschleudertes Medium anstauen und noch weiter vergleichmässigen. Das auf der
Prallfläche 10 vorgestreckte und verteilte Medium 2 bzw. 2a wird aufgrund der Fliehkraftwirkung durch die Perforationen und durch den Spalt a als dünner und gleichmäßiger Film gedrückt, der dann in den unteren Teil des Vakuumbehälters unter weitere Entgasung abläuft.
Wie in Figur 1 außerdem zu erkennen ist, ist die wenigstens eine Mediums- Zuführdüse 14 für das zu entgasende Medium 2 von oben her auf den oberen
Drehteller 7 bzw. dessen Prallfläche 10 und wenigstens eine weitere Mediums-
Zuführdüse 14 von unten her auf den unteren Drehteller 8 bzw. dessen Prallfläche 10 gerichtet. Zwischen den Drehtellern 7 und 8 und der jeweils zugeordneten Mediums-
Ausströmdüse 14 bzw. dem ausgestoßenem Medium besteht ein Auftreff- oder Anströmwinkel δ zwischen100° und 160°. Im Beispiel sind 110° vorgesehen.
Die besagten Mediums-Zufuhrdüsen 14 sind als Schaufeldüsen 14a ausgebildet, wie in Figur 2 in einer grobschematischen Seitenansicht gezeigt ist.
Diese Schaufeldüsen erzeugen einen sehr gleichmäßigen Flachstrahl 14b.
Die Funktion der Entgasungs- bzw. Entlüftungseinrichtung 1 wird durch den Grad der Erhöhung der freien Oberfläche des zu entgasenden Mediums 2 durch die Ausbildung von Flachstrahlen 14b maßgebend beeinflusst. Bei einer eingestellten Durchflussmenge Q ( m3/min) ist mit der Schaufeldüse 14a ein niedriges Volumen- Flächenverhältnis V/ A erreichbar, mit dem eine bessere Entlüftungswirkung erzielt wird. A ist dabei die dargestellte freie Fläche des ausgestoßenen Mediums 2 in Form des Flachstrahles 14b und V das Volumen. Mit Schaufeldüsen 14a lässt sich ein relativ großer Ausbreitungswinkel und damit eine höhere Vergleichmäßigung des auf den Drehtellern 7 und 8 bzw. deren Prallflächen 10 und 11 aufgebrachten Mediums erreichen.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 von Figur 1 in der Draufsicht dargestellt. Hier ist die Ausbreitung des aus einzelnen Mediums-Zufuhrdüsen 14 bzw. in Flachstrahlen 14b austretenden Mediums 2 verdeutlicht.
Im Beispiel der Figur 3 sind acht Düsen 14 dargestellt, die gleichmäßig um den Außenumfang der Antriebswelle 6 verteilt angeordnet sind. Die einzelnen Ausbreitungswinkel Y sollten zwischen 45° und 140° betragen, um die nötige Vergleichmäßigung erreichen zu können. Im Beispiel breitet sich das ausgestoßene Medium unter einem Winkel Y von 45° (als Ausbreitungswinkel bezeichnet) aufgrund der acht vorhandenen Düsen 14 aus.
Bei Vorhandensein von sechs Düsen würde der Ausbreitungswinkel 60°, bei fünf Düsen 72° bzw. bei nur vier Düsen 90° betragen.
Im Übrigen rotieren die Düsen 14 mit der Antriebswelle 6 mit, wodurch die Ausbreitung und die Verteilung des Mediums 2 besonders gleichmäßig erfolgt.
Je nach Rheologie des zu entgasenden Mediums beträgt die Drehzahl für die Antriebswelle 6 bzw. für wenigstens einen der Drehteller 7 und/oder 8 des wenigstens einen Prallplattenpaares 10, 11 und gewünschtenfalls für die perforierte Platte 16 und/ oder gewünschtenfalls für die Mediums-Zuführdüsen 14 zwischen 1000 bis 10000 min"1. Bei höherer Viskosität und höheren Feststoffgehalten muss die Drehzahl den höheren Wert erreichen.
Das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erzeugte praktisch gasfreie Medium 17, d.h. hier pigmenthaltige Streichfarbe, gelangt über einen Auslass 18 und eine Zufuhrleitung zu einer nachgeordneten Beschichtungseinrichtung 19. Als Beschichtungseinrichtung 19 ist insbesondere ein Vorhang-Auftragswerk anwendbar, welches aufgrund der Empfindlichkeit des vom Auftragswerk abgebenen Vorhanges sorgfältig entgaste Streichmedium erfordert, um die nötige Auftragsqualität auf dem zu beschichtenden Substrat (Papier- oder Karton) erreichen zu können.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zur Entgasung
2 zu entgasendes Medium
2a Teilstrom
2b Teilstrom
3 Vakuumbehälter
4 Einlass
5 Vakuumanschluss bzw. Unterdruckerzeuger
6 Antriebswelle
7 Drehteller
8 Drehteller
9 Prallflächenpaar
10, 11 Prallfläche
12 Innenwand
13 Überlaufspalt
14 Mediums-Zuführdüse
14a Schaufeldüse
14b Flachstrahl
15 Ausströmöffnung
16 perforierte Platte
17 gasfreies Medium
18 Auslass
19 Beschichtungseinrichtung a Spalt
A Fläche
Q Durchflußmenge
V Volumen α Anstiegswinkel ß Neigungswinkel δ Auftreffwinkel
Y Ausbreitungswinkel

Claims

Voith Patent GmbH Akte: HPU13009 WO89510 Heidenheim „Vakuumentlüftergeometrie CC"Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Entgasen eines flüssigen bis pastösen Mediums (2), insbesondere einer Streichfarbe zum Beschichten eines Substrates, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, mit einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Vakuumbehälter (3), der mindestens einen Einlass (4) für das zu entgasende Medium (2), einen Auslass
(18) für praktisch gasfreies Medium (17), einen Vakuumanschluss (5) sowie eine zentrisch angeordnete, vertikale Antriebswelle (6) aufweist, wobei die Antriebswelle (6) wenigstens einen Drehteller (7 oder 8) trägt und mitrotieren lässt, und der wenigstens eine Drehteller (7 oder 8) mit seinem Außenumfang zur Innenwand (12) des Vakuumbehälters (3) einen Überlaufspalt (13) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein aus zwei koaxial unmittelbar übereinander angeordneten rotierenden Drehtellern (7; 8) mit Prallflächen (10; 11 ) bestehendes Prallflächenpaar (9) vorgesehen ist, wobei je einem Drehteller (7; 8) des Prallflächenpaares (9) wenigstens eine Mediums-Zufuhrdüse (14) zugeordnet ist, die jeweils mit ihrer Ausströmöffnung (15) auf den betreffenden Drehteller (7; 8) bzw. dessen Prallfläche (10; 11 ) gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der obere Drehteller (7) des Prallflächenpaares (9), ausgehend von der hohl ausgebildeten Antriebswelle (6) in Richtung auf die Innenwand (12) des Vakuumbehälters (3), nach oben hin ansteigt und der untere Drehteller (8) ebenfalls in Richtung auf die Innenwand (12) des Vakuumbehälters (3) nach unten hin abfällt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Mediums-Zuführdüse (14) das zu entgasende Medium (2) von oben her in einem ersten Teilstrom (2a) auf den oberen Drehteller (7) bzw. dessen Prallfläche (10) und wenigstens eine weitere Mediums-Zuführdüse (14) das zu entgasende Medium (2) von unten her in einem zweiten Teilstrom (2b) auf den unteren Drehteller (8) bzw. dessen Prallfläche (11 ) aufbringt.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, d.h. eine gewünschte Anzahl an Prallflächenpaaren (9) einschließlich der zugehörigen Mediums-Zufuhrdüsen (14) für die Teilströme (2a, 2b) koaxial übereinander in den Vakuumbehälter (3) einbaubar sind.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediums-Zufuhrdüsen (14) als Schaufeldüsen (14a) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise 4 Stück, gleichmäßig um den Außenumfang der
Antriebswelle (6) verteilt angeordnete Mediums-Zufuhrdüsen (14) pro Drehteller (7; 8) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den oberen Drehteller (7) eine perforierte Platte (16) aufgesetzt, welche an ihrem Außenumfang zum Drehteller (7) einen Spalt (a) von ca. 0,2 bis 0,8mm freilässt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Platte (16) mitrotiert.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) und wenigstens einer der Drehteller (7; 8) des wenigstens einen Prallflächenpaares (9) und gewünschtenfalls die perforierte Platte (16) und/ oder gewünschtenfalls die Mediums-Zuführdüsen (14) mit Drehzahlen zwischen ca. 200 bis 10000 min"1 über die Antriebswelle (6) mitrotieren.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehteller (7; 8)) ausgehend von der hohl ausgebildeten Antriebswelle (6) in Richtung auf die Innenwand (12) des Vakuumbehälters (3) nach oben bzw. nach unten hin in einem Winkel (α, ß) zwischen 5° und 40° gefertigt sind.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Drehteller (7; 8) und der zugeordneten Mediums-Ausströmdüse (14) ein Auftreff- bzw. Anströmwinkel δ zwischen100 und 160° besteht.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Mediums-Ausströmdüse (14) im Form einer Schaufeldüse (14a) auf dem Drehteller (7; 8) bzw. der Prallfläche (10; 11 ) einen Flachstrahl ausbildet mit einem Ausbreitungswinkel Y zwischen 45° und 140°.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (18) für das praktisch gasfreie Medium (17) mit einer Mediumszuleitung für eine nachgeordnete Beschichtungseinrichtung (19), insbesondere für ein Vorhang-Auftragswerk verbunden ist.
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