本發明涉及具有方法和裝置獨立權利要求前序部分特征的一種噴嘴梁和一種用于流體射束處理裝置、特別是水射束加固裝置的方法。

背景技術：

從實踐中公知一種用于水射束加固裝置的噴嘴梁，這種噴嘴梁具有管狀殼體，該殼體具有殼體罩和在該處為狹槽狀的軸向的罩開口。在殼體中的內側，并在罩開口上方，設有平坦的噴嘴條帶。在這里排出的水射束穿過罩開口，并在開口匯入口處排出之后進一步朝向待加固的材料幅材取向。在實踐中能利用這種噴嘴梁實現的結果還不是最佳的。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供一種更好的噴嘴技術。

本發明利用方法和裝置獨立權利要求中的特征來實現該目的。

請求保護的噴嘴技術，也就是噴嘴梁和噴射方法以及噴嘴條帶具有各種優點。一方面可以獲得明顯更好的射束引導和射束作用。排出的流體射束、特別是水射束可以緊密且線條清晰地被集束。此外縮短了直至待處理的、特別是待加固的材料幅材上的自由射束長度。這導致了發散現象的減少，并且導致了帶到材料幅材上的射束能的優化。可以盡可能地避免擴散效應和與之相關的能量損失。

此外，可以避免使得冷凝水被側向吸引到噴嘴梁上的射束排出區域中。還降低了被拋回的濺水的影響。此外，還產生了在水射束處理裝置的情況下用于空氣引導的改善可能性，該水射束處理裝置在材料幅材的另一邊具有抽吸裝置，該抽吸裝置作用到在噴嘴梁上排出的流體射束或水射束以及環境空氣上。

通過根據本發明的噴嘴梁和噴嘴條帶的構造，噴嘴梁上的流體射束或水射束的排出位置可以進一步向外，由此以前面提到的方式縮短了自由射束長度。

被改進的射束引導還使得迄今為止不可能實現的噴嘴梁和排出的流體射束或水射束的設置和取向成為可能。特別是可以使排出的流體射束或水射束從下向上取向，這允許在材料幅材上更緊密的噴嘴梁設置和水射束加固裝置的更緊湊的結構形式。

在噴嘴條帶上，由于根據本發明的盆形構造，可以并排地設有細小的噴嘴開口的多個孔列。由此，一方面可以提高射束密度。另一方面由于自由射束長度縮短和射束集中，排出的水射束或噴嘴射束不會相互干擾。請求保護的噴嘴構型可以改進排出的流體射束在高壓下的穩定性。在噴嘴本體上開孔的遮蓋部同樣可以產生品質提升的效果。由此，利用根據本發明的噴嘴技術所實現的加固效果可以相對于現有技術得以明顯改進和優化。

其他優點在于，減少了在噴嘴梁與材料幅材之間的射束排出區域中的空氣渦流。另一方面，現在開始于噴嘴梁的外側面上的自由射束長度允許噴嘴梁相對于材料幅材具有較大的間隔，這對于所述渦流的減少是有利的。

在噴嘴梁的該設計和設置方案中，本領域技術人員獲得了比現有技術中更大的變型寬度和構型寬度。例如本領域技術人員可以以所提到的方式將自由射束長度最小化，或將自由射束長度保持為與現有技術下的尺寸相同，并為此增大噴嘴梁與材料幅材之間的間距。在根據本發明的噴嘴技術中，殼體罩的厚度不再或幾乎不再結合到自由射束長度中。此外，通過噴嘴條帶的盆形的橫截面形狀，改進了殼體內部中的壓縮效應和壓力效應。在殼體的內腔中，導引器件可以更好地分配輸入的流體，并用于在噴嘴長度上以及在射束排出開口處提供恒定的壓力。

有利的還在于，由于更好的能量利用而得以改進流體射束或水射束在用于材料幅材的載體上的反射性能。這改進了加固效果。此外，可以實現材料幅材、特別是非織造無紡纖維幅材(Nonwoven-Faservliesbahn)的預加濕。預加濕導致了材料幅材中的纖維更好地粘接和附著。

此外優點還在于，減少了材料幅材上的拖曳水。由此，還可以降低起因于拖曳水而導致的射束干擾。此外，由于改進的噴嘴技術而得以優化的空氣引導，使得水能夠被更好地運輸離開。特別地，在從下向上垂直或傾斜的射束方向的情況下，可以更好地將由材料幅材和從載體反射的濺水或水沫引導離開。為此有利地，可以使用重力作用。

此外，請求保護的噴嘴技術導致了水射束加固裝置上的流體或水消耗明顯降低。總體而言，可以在位置需求和在工作能力上加以優化，由此也降低了成本耗費，并且在另一方面相對于預先已知的構造而言明顯提升了經濟性。此外還有利的是，由于請求保護的噴嘴技術而得以改進密封技術。

在從屬權利要求中記載了本發明的其他有利的設計方案。

附圖說明

在附圖中示例性并示意性地示出本發明。其中示出：

圖1是具有多個噴嘴梁的水射束加固裝置的示意圖，

圖2是連同材料幅材和載體的噴嘴梁的示意性橫截面視圖，

圖3是噴嘴條帶的俯視圖，

圖4是穿過根據圖3的截面線IV-IV的噴嘴條帶與噴嘴梁的一部分一起的截面圖，

圖5是根據圖4的截面線V-V的穿過在端側面的端部區域上的噴嘴條帶和噴嘴梁截斷的縱截面圖，

圖6是穿過噴嘴條帶中的噴嘴開口的縱截面圖，

圖7是噴嘴條帶上的噴嘴開口的排列設置的片段俯視圖，

圖8是噴嘴條帶的變型方案，以及

圖9是噴嘴條帶的另一種變型方案。

具體實施方式

本發明涉及一種噴嘴梁10和一種用于流體射束處理裝置1的噴射方法。本發明還涉及一種具有一個或多個這種噴嘴梁10的流體射束處理裝置1，以及一種用于對材料幅材2進行流體射束處理的方法。

優選所述流體是水。替代地，這種流體也可以是另一種液體。以下涉及到的是水和水射束處理，在此，該技術教導利用相應的適配性也適用于其他的液體。

水射束處理和水射束處理裝置1可以涉及對材料幅材2的加固。替代地，所述水射束處理和水射束處理裝置也可以涉及對材料幅材2的表面處理、特別是最終處理或是其他處理。以下描述的是用于水射束加固的方法和水射束加固裝置1。該技術教導利用相應的適配性也適用于其他的水射束處理和使用目的。所述水射束加固裝置1和方法也被稱作水刺(spunlace)或水刺法(hydroentanglement)。

材料幅材2可以由任意的可利用水射束5處理的、特別是能加固的材料制成。在示出并優選的實施例中，材料幅材2由紡織纖維、特別是天然纖維和/或合成纖維以被切割的短形式(所謂的短纖維，人造纖維，Stapelfaser)或以長形式(所謂的亞麻纖維，絲束，Tow)制成。優選該材料幅材被構造為非織造無紡纖維幅材。這種無紡纖維有時也被稱作纖維紗(Faserflor)。在圖2中示意性示出了材料幅材2的由于水射束加固而產生的壓實效應。替代地，其他的織物的、例如針織的材料幅材2也是可行的。

在材料幅材2與水射束加固裝置1之間，借助于運輸裝置27產生沿輸送方向28的相對運動。在示出的實施方式中，材料幅材2相對于優選為靜態的水射束加固裝置1運動。運輸裝置27例如具有用于引導和在必要時也用于驅動材料幅材2的輥。在圖1中示意性并且僅部分地示出了這種輥。

為了在水射束加固時和在運輸時支撐所述材料幅材2，設有載體3。該載體可以具有平坦的或彎曲的形狀。此外，載體3可以具有多個通孔。該載體例如可以被構造為篩帶、篩罩或格柵。

在圖1中，載體3例如由相鄰的輥29和這些輥的篩罩構成。在圖2中示意性地示出了至少局部為平坦的篩帶3的可能性，該篩帶可以形狀穩定或彎曲彈性地構造。載體3可以構造為靜態的或可移動的。在圖1中，例如所述輥、特別是篩輥29旋轉，并且配備有相應的驅動器。

所述水射束加固裝置1具有射束裝置(噴射裝置)8，該射束裝置相對于材料幅材2和處于材料幅材下面的載體3發射一個或多個、優選大量的水射束5。此外，可以存在抽吸裝置4，并且該抽吸裝置設置在材料幅材2的對面在載體3的另一側上。除了H2O之外，所提到的介質“水”也可以被理解為其他的適用于材料幅材2的射束加固的流體、特別是液體。

射束裝置8具有噴嘴梁10，并且具有在圖1中示意性示出的高壓水供應器9。噴嘴梁10可以存在多個。在此，多個噴嘴梁10可以連接到共同的高壓水供應器9上，或替代地可以分別具有自己的高壓水供應器。在所述高壓水供應器9中，用于射束加固的水被制備好并被加壓地饋送到在內側為中空的噴嘴梁10中。在材料噴射之后流出的水被收集，并且在必要時可以在制備之后重新被輸入高壓水供應器9的回路中。替代地，也可以利用新鮮水來進行工作。

噴嘴梁10具有長形的梁形狀，并且橫向地在材料幅材2上延伸。在示出的實施方式中，該噴嘴梁設置為相對于運動的材料幅材2相對位置固定。噴嘴梁10具有中空殼體11，該中空殼體具有內腔31和環繞的殼體罩12。殼體罩12可以是一件式或多件式的。該殼體罩例如可以由多個彼此連接的側壁構成。在端面側上，噴嘴梁10以適當的方式通過蓋或類似裝置被封閉。在所述中空的內腔31中構建高的水壓。

所述殼體11可以具有任意適當的實施方案下的造型和水饋送裝置。該殼體例如可以構造成管形并具有用于水饋送裝置的一個或兩個端側面上的殼體開口。替代地或附加地，也可以是用于水饋送裝置的一個或多個罩開口。在殼體11的中空的內腔31中可以存在用于水流動和分配水流動的導引器件。通過用于產生和引導均勻的、特別是層流的流動的適當措施，實現了在噴嘴條帶16上在長度的各個位置上具有相同的水壓，并且在噴嘴開口24上具有相同的排出條件。

噴嘴梁10可以具有任意的橫截面幾何形狀。在所示出的實施方式中，橫截面是矩形的、特別是正方形的。替代地，該橫截面可以構造為圓拱形的(gerundet)、特別是圓形的或橢圓形的。此外，任意其他的棱柱形的橫截面形狀或類似的橫截面形狀也是可行的。

在殼體罩12中，在指向材料幅材2的側面設有罩開口13。該罩開口可以沿噴嘴梁10的縱向方向延伸。罩開口13也可以存在多個，例如平行地設置。所述罩開口13可以在梁長度上一體式地連續，或者可以被中斷。優選該罩開口具有筆直的并且沿著梁軸線取向的延伸部。

在殼體11內部以及在罩開口13上和優選在罩開口中，設有噴嘴條帶16。該噴嘴條帶16具有盆形的橫截面。噴嘴條帶16也被稱作噴嘴板條。該噴嘴條帶優選由薄壁的材料制成。

圖2至圖5明示了噴嘴條帶16的拱曲的、Ω形的橫截面幾何形狀。該噴嘴條帶具有中央的拱曲噴嘴本體19和根據需要在該噴嘴本體的邊緣上在一側或兩側設置的、并且側向遠離的保持元件18。后者例如可以被構造為彎曲的保持法蘭。

在示出的實施例中，罩開口13構造成狹槽形，并且表現為殼體罩12中的切斷部。優選該噴嘴條帶16具有在它的長度上保持不變的橫截面形狀，并被構造為薄壁的型材17。優選地，該噴嘴條帶由金屬、特別是由鋼或非鐵金屬制成。

在示出的實施例中，金屬型材17一件式地由薄壁的板材條帶中彎出。替代地，可以是牽拉成的或擠壓成的金屬型材。噴嘴條帶16或所述型材也可以從一完整材料中被切削式或以其他的方式制造出。替代地，其他的材料、例如高強度的塑料等也是可行的。噴嘴條帶16或型材17也可以構造為多件式的。

如圖3至圖5明示的那樣，噴嘴本體19具有基本上U形或V形的橫截面。V形或錐形的橫截面沿射束發射方向5逐漸變窄。噴嘴本體19是中空的，并且朝向噴嘴梁10的內腔是開放的。該噴嘴本體具有側向的本體壁部20和本體底部21，本體底部具有多個用于在該處排出水射束5的噴嘴開口24。優選本體底部21構造為平坦的。該本體底部可以平行于材料幅材2或載體3取向。

如圖2、圖4和圖5明示的那樣，噴嘴本體19下凹地設置在罩開口13中。保持元件18在罩開口13的兩側平放在鄰接的殼體罩12上，并在這里被支撐。保持元件18和/或本體壁部20的下面可以設有密封件30。

在圖2中還以虛線示出了現有技術，其中，平坦的、并且配設有孔列的噴嘴條帶位于殼體罩12的內側，并位于罩開口13上方。在預先可知的噴嘴條帶上排出的水射束5必須在被排出噴嘴梁10之前首先經過相對于所述孔列擴寬的罩開口。殼體罩12或側向上的殼體壁由于高水壓和所需的強度而具有一定的壁厚，該壁厚明顯結合到開口深度和自由射束長度中。

在示出的實施例中，噴嘴條帶16利用其本體底部21在罩開口13的外側邊緣上延伸，并伸出梁外側一段。替代地，噴嘴條帶16可以與罩開口13的外側邊緣對齊地終止，或者根據需要也可以在該邊緣之前終止。

此外，圖4在鄰接罩開口13的殼體罩區域12的構型上明示了兩種變型方案。在左邊半圖中，殼體罩12具有保持不變的厚度，在此，罩外側面平行于本體底部21取向。右邊半圖示出了具有傾斜的罩外側面的變型方案。在該變型方案中，相對于水射束軸線5鏡面對稱地設置相同的罩斜面，從而使得殼體罩12在外側是錐形的，并且朝向罩開口13變厚地構造。

如圖4和圖5明示的那樣，罩開口13在端側分別在噴嘴梁端部或者說在該處的蓋之前具有間距地終止。在此，罩開口13可以具有不僅在橫截面上而且在縱截面上呈錐形的、并且朝向梁外側變窄的形狀。該形狀具有傾斜側壁14和傾斜端壁15。

所述噴嘴本體19可以具有相應的、朝向梁外側或者說沿射束發射方向變窄的錐形形狀，并具有傾斜的側向本體壁部20以及傾斜的端側22。端側22平坦地貼靠在分別配屬的、并且優選平坦的端壁15上，或者在必要時貼靠在嵌入在該處的密封件30上。

優選側向的本體壁部20和罩開口13的側壁14被同樣平坦地構造，并且平坦地彼此貼靠。由此，側壁15相對于作用的水壓支撐本體壁部20。另一方面，錐形形狀對于水射束壓力是有利的。此外，本體底部21的寬度減小，這對于該本體底部的強度和形狀穩定性是有利的。

在本體底部21中，沿噴嘴梁10的縱向方向前后相繼地排列有大量的噴嘴開口24。在此，可以構成一個或多個孔列23。所述孔列的長度至少超過材料幅材2的寬度。圖7示出了具有唯一孔列23的變型方案。在多重設置的方案中，可以平行地設置兩個或多個孔列23，在此，所述孔列可以沿縱向方向并行地延伸，或者可以以彼此交錯的孔分布來取向。

圖6示例性示出了本體底部21中的噴嘴開口24的縱截面圖。噴嘴開口24例如具有指向噴嘴梁10的中空內腔的上部的開口區域25，該上部的開口區域可以具有柱形的形狀。沿水射束5的排出方向連接到其上的是下部的、并且優選較長的開口區域26，該開口區域在該實施例中沿射束方向錐形地擴寬。上部的開口區域25可以具有非常小的直徑。該直徑例如可以處于0.01mm至0.30mm、優選0.07mm至0.17mm的尺寸級別中。

就像在圖1和2中明示的那樣，從噴嘴開口24排出的水射束5相對于材料幅材2以一適當的角度、優選垂直地取向，在此，該材料幅材被支撐在開孔的載體3上。與孔列構造方案相應地，橫向地在材料幅材2上產生一個或多個水射束列。噴嘴開口24間隔開地設置在材料幅材2上方，在此，在各個噴嘴開口24的排出處和在材料幅材2上的碰撞處之間產生自由射束長度。

在噴嘴梁10與材料幅材2、特別是載體3之間，可以設有在圖1中示意性地以箭頭示出的、用于改變間距的調節裝置34。例如，噴嘴梁10以高度可調的方式被支承。通過調節裝置34可以調整為發射的流體射束5或水射束的期望的自由射束長度。

排出的水射束5使材料幅材2中的纖維運動并變形，在此，這些水射束壓實并加固纖維復合物。水射束5的一部分作為濺水或水沫7被材料幅材2和載體3反射。水沫7可以根據需要作為冷凝水沉積在殼體罩12的外側面上，在此，該水沫保持在發射的水射束區域之外。在此情況下，從罩開口13中伸出的或者與罩外側面對齊地封閉的噴嘴條帶16的優選實施方式是有利的。

通過設置在載體3下方的抽吸裝置4，處于開孔的載體3的背側上的其他的水可以被抽出并從材料幅材2運輸離開。在此情況下，也可以通過噴嘴梁10與材料幅材2之間的間隙來抽吸環境空氣。圖2示意性示出了空氣流6。在圖1的篩輥29的情況下，抽吸裝置4靜止地處于旋轉的篩輥29內。

在水射束加固裝置1的在圖1中示出的實施方案中，材料幅材2通過兩個相鄰的并且反向旋轉的篩輥29來引導，并在此在多級中借助于多個噴嘴梁10被加固。噴嘴梁10相對于各個篩輥29徑向地取向，并在這些篩輥的圓周上分布地設置。在此，一個或多個噴嘴梁10可以克服重力地豎直或傾斜向上地發射水射束。這些噴嘴梁例如設置在下部的篩輥29的下側上。

圖8示出了殼體11和噴嘴板條16或者說噴嘴條帶的變型方案。所述殼體11具有殼體罩12，該殼體罩具有在下側可松脫地緊固的、特別是螺絲連接的底部件33，該底部件收容罩開口13和噴嘴板條16。

在圖8的變型方案中，噴嘴條帶16僅具有噴嘴本體19，在此舍棄了側向的保持元件18。密封件30用于錐形地沿射束方向延伸的噴嘴本體19，并設置在罩開口13的對應的側壁14上。在該實施方式中，具有噴嘴開口24、特別是一個或多個孔列23的平坦的本體底部21也伸出罩開口13的下邊緣或匯入口一段。

此外，圖8示出了用于噴嘴板條16的引導件35在一個或兩個端側面上的設置方案。該引導件35例如由處在罩開口13的一個或兩個端壁15上的板條式的軸向突出部和噴嘴板條16的與之相互作用的部分構成。噴嘴板條16可以具有端壁，該端壁具有與所述突出部相應的用于形狀配合連接的凹陷部。另一方面，所述突出部可以向上具有一段間距，從而使得本體底部21根據圖8在突出部下面可以被軸向推動。

圖9示出了第二噴嘴變型方案，該第二噴嘴變型方案與前面提到的第一變型方案的不同之處在于處于噴嘴本體19的入口開口上的開孔的遮蓋部32。該遮蓋部32例如被構造為孔板，該孔板可以被保持并緊固在噴嘴板條16的向上彎角的、在邊緣側上的保持元件18上。開孔的遮蓋部32處于殼體11的內腔31與中空的噴嘴本體19的內腔之間。

此外，在該實施方式中以及在其他的實施方式中，可以在噴嘴本體19的內腔中設有橫向加強件，該橫向加強件例如呈安裝入或焊入的橫向肋的形式。

可以以各種方式對所示出的和所描述的實施方式進行變型。特別是可以將前述的實施例和所提到的變型方案的單個特征任意地彼此結合、特別是交換。

另一變型方案涉及罩開口13以及噴嘴條帶16、特別是噴嘴條帶的噴嘴本體19的橫截面幾何形狀。替代錐形形狀，可以設為U形形狀。V形形狀也是可行的。

在噴嘴開口25的情況下，可以在圖7的變型方案中，將下部的、指向材料幅材2的開口區域26以(圓)柱形或錐形的方式逐漸變窄地構造。此外，可以反轉所述幾何形狀，在此，在噴嘴開口24的指向材料幅材2的外側上設置狹窄的、特別是柱形的開口區域。該開口區域可以具有短的長度。然后以適當的方式構造、例如錐形地構造上部的根據需要較長的開口區域，在此，該開口區域朝向噴嘴梁10的中空的內腔擴寬。

在圖1的實施方式的變型方案中，水射束加固裝置1可以具有平坦的、用于材料幅材2的運輸路徑，并且具有一個或多個沿著該運輸路徑并排設置的噴嘴梁10。這些噴嘴梁可以從一側、特別是從上側或者從兩側相對于材料幅材2指向，并利用發射的水射束5來工作。

附圖標記列表

1 水射束加固裝置,水刺

2 材料幅材，無紡纖維幅材

3 載體，篩帶，篩罩

4 抽吸裝置

5 射束，水射束，射束發射方向

6 空氣流動

7 濺水

8 射束裝置

9 高壓水供應器

10 噴嘴梁

11 殼體

12 殼體罩

13 罩開口，狹槽

14 側壁

15 端壁

16 噴嘴板條，噴嘴條帶

17 板條型材，金屬型材

18 保持元件，保持法蘭

19 噴嘴本體

20本體壁部

21 本體底部

22 本體壁部的端側

23 孔列

24 噴嘴開口

25 上部的開口區域

26 下部的開口區域

27 運輸裝置

28 輸送方向

29 輥，篩輥

30 密封件

31 內腔

32 遮蓋部，孔板

33 底部件

34 調節裝置

35 引導件