DE1802693B2

DE1802693B2 - Elektrostatische Zerstäubervorrichtung für Papiermaschinen

Info

Publication number: DE1802693B2
Application number: DE1802693A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1967-10-13
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1975-12-18
Also published as: NO131274B; DE1802693A1; GB1257483A; FR1588333A; FI51513C; SE357589B; NO131274C; FI51513B; US3536580A; CH479769A

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Abstand über dem Sieb einer Papiermaschine für die kontinuierliche Herstellung einer endlosen Papierbahn angeordnete elektrostatische Zerstäubervorrichtung mit einer Zerstäubereinrichtung, die eine Ladeelektrode umfaßt, an welche eine hohe Spannung zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und zur Aufladung und Ablagerung der zur Versprühung kommenden Stoffteilchen angelegt ist.

Das Aufsprühen von Stoffen bei der Herstellung von Papier oder Pappe dient zur Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Papiers insbesondere auf der Oberfläche desselben. Beispielsweise kann auf die Oberfläche der Papierbahn eine dünne Stärkeschicht aufgetragen werden, damit das Papier bei der Weiterverarbeitung, etwa beim Bedrucken, nicht aufreißt. Außerdem können durch die Ablagerung von Stoffen auf der Papierbahn die Festigkeit, Steifigkeit, Glätte, Porosität, Helligkeit, Mattheit des Papiers und seine Saugfähigkeit für verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, öl, Wachs und Farbe beeinflußt werden.

Für zahlreiche Beschichtungsverfahren ist es erwünscht, daß das abzulagernde Material auf die Papierbahn aufgebracht wird, während diese sich auf dem Langsieb der Papiermaschine befindet. Die von dem Langsieb getragene nasse und breiige Papierbahn ist iedoch noch äußerst verletzbar, so daß sie durch das Auftreffen größerer Flüssigkeilstropfen bleibend beschädigt werden kann, was noch am Endprodukt sichtbar ist und daher unerwünscht ist Auf die breiige Paoierbahn aufzubringende Materialien müssen daher in möglichst feinen Sprühtröpfchen aufgebracht werden, wozu elektrostatische Sprüh verfahren bekannt sind. Hierbei werden die Sprühtröpfchen elektrisch aufgeladen und von dem geerdeten Metalltuch des Langsiebes aneezogen. Wenn die Sprühteilchen ausreichend hoch aufgeladen sind, werden sie durch die in der Nähe der Papierbahn bewegte Luft hindurch angezogen und auf der Oberfläche der Papierbahn abgelagert. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen eines flüssigen zur Zerstäubung kommenden Stoffes sind in den LJS PS 31 69 882 und 31 69 883 beschrieben. Durch eine solche Vorrichtung können eine flüssige Dispersion fein verteilter Feststoffe, wie ungekochte Stärke in Wasser oder eine Flüssigkeit aufgeladen und auf die Papierbahn aufgesprüht werden. Stoffe in »rockener

Pulverform können dadurch auf die Papierbahn aufgebracht werden, daß man sie in Schwebezustand bringt und mittels einer Einspritzpumpe in emen bewegten Luftstrom einbringt, der dann zu einer Zerstäubereinrichtung geleitet wird, welche mit einer Ladeelektrode

versehen ist, an welche eine hohe Spannung angelegt ist Es ist häufig erwünscht, eine solche elektrostatische Zerstäubereinrichtung über dem Langsieb der Papiermaschine anzuordnen, damit eine gleichmäßige Verteilung der Stoffe über die Papierbahn hin erreicht wird.

Die eine Papiermaschine umgebende Luft ist jedoch in hohem Maße mit Wasserdampf geladen, der durch Verdampfung von Wasser aus dem und m der Sieb- und der Pressenpartie freigesetzt wird. Außerdem wird in der Trockenpartie der Papiermaschine unmittelbar

Wasserdampf erzeugt. Dieser Wasserdampf der umgebenden Luft kondensiert an jeder kalten Fläche und das Kondensat bildet allmählich Tropfen, welche von solchen Flächen abtropfen. Wenn eine elektrostatische Zerstäubereinrichtung oberhalb der Oberfläche der auf

dem Langsieb gebildeten Papierbahn angeordnet ist, fallen die durch Kondensation auf den Flächen dieser Einrichtung gebildeten Wassertropfen auf die Papierbahn, wodurch diese aufgerissen wird oder in ihr kleine Krater gebildet werden. Außerdem werden die Isolier-

körper der Ladeelektrode der elektrostatischen Zerstäubereinrichtung durch die Wasserkondensation in ihrer Isolierfähigkeit beeinträchtigt, wodurch die an die Ladeelektrode angelegte Spannung in einem solchen Maße reduziert werden kann, daß eine ausreichende Aufladung der zu zerstäubenden Teilchen verhindert wird.

Demgemäß wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, den Feuchtigkeitsniederschlag auf einer innerhalb einer feuchten Umgebung arbeitenden elektrostatischen Zerstäubervorrichtung zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Zerstäubervorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die elektrostatische Zerstäubervorrichtung von einem porösen, nicht Ieitfähigen Gehäuse umgeben ist, das in einer öffnung von der Zerstäubereinrichtung und deren Ladeelektrode durchdrungen ist, und daß in das Gehäuseinnere kontinuierlich ein gasförmiges Medium unter einem Druck eingeführt ist, welcher höher ist als der Druck der die Zerstüubervorrichtung umgebenden Atmosphäre.

Das gasförmige Medium durchdringt die porösen Wände des Gehäuses und dessen öffnung für die Ladeelektrode, so daß die Ansammlung von kondensier-

Feuchtigkeit auf dem Gehäuse und auf den der um· Senden Atmosphäre ausgesetzten Flächen der Zer-Säubervorrichtung verhindert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ,reeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert In der Zeichnung zeigt

pie 1 in Perspektivansicht die Anordnung von vier elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen in einer Paniermaschine und

F: g. 2 einen Querschnitt, in vergrößertem Maßstab, piner elektrostatischen Zerstäubereinrichtung.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die in der Gesamtheit mit 22 bezeichnete Zerstäubervorrichtung über dem Metalltuch 16 des Langsiebes einer Papiermaschine 10 angeordnet. Mittels der Zerstäubervorrichtung 22 werden auf die Oberfläche der Papierbahn P trockene, pulförmige ßeschichtungsstoffe aufgebracnt. Die Zerstäubervorrichtung 22 umfaßt eine Mehrzahl elektrostatischer Zerstäubereinrichtnngen 23, welche mit Abstand' zueinander angeordnet sind und das Pulver eleichförmig auf die Oberfläche der Papierbahn P verteilen Da alle Zerstäubereinrichtungen 23 gleich aufgebaut sind, kann die nachfolgende Beschreibung sich auf die Ausführungsform einer solchen Einrichtung beschränken. Der pulverförmige Beschichtungsstoff wird mittels einer Spezialpumpe in einen Luftstrom eingebracht, dann der Zerstäubereinrichtung 23 über einen Schlauch 24 zugeführt und am vorderen Ende der Zerstäub einrichtung durch einen rotierenden Verteiler versprüht. Eine Gleichstromquelle 25 mit hohem Spannuni'swert ist über ein Kabel 26 und einen in jeder Zerstäuhereinrichtung angeordneten Vorschaltwiderstand mit Mner leitfähigen Ladeelektrode des rotierenden Verifiers verbunden, so daß zwischen der Ladeelektrode und dem zu beschichtenden Papierfaserstoff ein elektrostatisches Feld gebildet wird. Die angelegte Spannung ist vorzugsweise negativ. Die Pulverteilchen werden elektrisch aufgeladen, dann in das elektrostatische Feld eingebracht und schließlich auf die Papierbahn gezogen und auf dieser abgelagert.

Die elektrostatische Zerstäubervorrichtung 22 ist im Bereich oberhalb der Papierbahn P von einem Gehäuse aus porösem Polyäthylen umgeben, welches durch Sintern hergestellt wurde. Das poröse Gehäuse wird mit einem Gas, wie Luft, unter Druck gesetzt, welches durch das poröse Gehäuse nach außen dringt und dadurch die Ablagerung von kondensiertem Wasser auf den Flächen der elektrostatischen Zerstäubervornch-

tuni; verhindert. .

F i g 2 zeigt die Zerstäubervomchtung 22 in. Querschnitt Der Verteiler 33 wird durch einen luftbetriebenen Motor 34 zum Verteilen der Pulverteilchen angetrieben Die Hohlwelle 37 des Verteilers 33 ist von einfm Isolierkörper 35 umgeben, welcher sich von einem leitfähigen Gehäuse 36 nach vorne erstreckt. Die Ladeelektrode 38 ist auf der Rückseite des glockenförmigen Verteilers 33 durch eine Widerstands-Beschichtung gebildet. Der Isolierkörper 35 und die Hohlwelle 37 schaffen einen isolierenden Träger für die Ladeelektrode 38 im Abstand von dem leitfähigen Gehäuse Dadurch kann der leitfähige hintere Teil der Zerstaubereinrichtung 23 geerdet werden, während an die Ladeelektrode 38 eine Hochspannung gegenüber dem Erdboden angelegt ist. Der Isolierkörper trägt auch einen Widerstand 39 mit einem hohen Widerstandswert von einigen Hundert Megaohm. Das Zuleitungskabel 26 ist über den hinteren Teil der Zerstäubereinrichtung 23 zugeführt und mit dem Widerstand 39 innerhalb des Isolierkörpers 35 verbunden. Über eine Bürste 40 am vorderen Ende des Isolierkörpers 35 wird die elektrische Verbindung zwischen dem vorderen End? des Widerstandes 39 und der Ladeelektrode 38 hergestellt.

Die Pulverteilchen werden über den Schlauch 24 und die Hohlwelle 37 dem Verteiler 33 zugeführt, welcher ίο am Ende des durch die Hohlweile gebildeten Kanals einen Deckel 42 aufweist, welcher mit dem Verteiler 33 seitliche Austritisöffnungen 43 bildet. Der Deckel 42 und der Verteiler 33 sind vorzugsweise aus nicht leitfahigem Werkstoff hergestellt.

Die Verteilereinrichtung 23 wird von einem Träger 44 genähert, welcher sich horizontal oberhalb des Metalltuchs 16 des Langsiebes über dessen Breite erstreckt and zur Halterung aller Zerstäubereinrichtungen dient.

Die Zerstäubereinrichtungen 23 und der Träger 44 sind von einem porösen Gehäuse 46 umgeben. Die Gehäusewände haben eine Dicke von etwa 5 mm. Die Bodenwand 49 des Gehäuses, welche ebenfalls aus gesintertem Polyäthylen hergestellt ist, hat hingegen eine Dicke von etwa 3 mm, damit im Bereich des Verteilers 33 ein geeigneter Luftstrom erhalten wird. Das genannte Ausgangsmaterial für das Gehäuse 46 kann unter Wärme verformt werden, so daß eine erwünschte Anpassung an die jeweilige Form der Zerstäubereinrichtungen vorgenommen werden kann. Das Material kann entlang den Stoßkanten geschweißt werden, um dadurch das Gehäuse entlang diesen Kanten luftdicht zu machen. Die öffnung zwischen dem rotierenden Verteiler 33 und dem Gehäuse 46 ist verhältnismäßig klein gehalten, beispielsweise ist eine Ringöffnung mit einer Weite von etwa 1,6 mm vorgesehen. Für die Versorgung der gesamten Vorrichtung reicht im Regelfall ein Durchsatz von etwa 14 000 dnWmin Gas unter einem Druck von etwa 50 mm Wassersäule aus, wenn die Vorrichtung vier dem Gehäuse 46 entsprechende Gehäuse aufweist, welche an dem Träger 44 festgelegt sind. Das Innere des Gehäuses 46 wird unter einem gegenüber der umgebenden Luft höheren Druck gehalten, so dab das Gas die porösen Wände des Gehäuses 46 nach außen durchdringt und dadurch die umgebende LuIt von den elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen und dem Träger 44 fernhält.

Die Porosität der Seitenwände und der oberen Wand des Gehäuses 46 ist derart gewählt, daß bei einem 50 Druckunterschied von etwa 50 mm Wassersäule die in das Gehäuse eingeführte Druckluft In einer Menge von etwa 37OdmVmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm^ nach außen dringt. Diese Wandhaben, wie bereits erwähnt, eine Dicke von etwa 55 5 mm. Die Luft wird also in einer Menge von etwa 680 dnWmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm? aus dem Gehäuse austreten, wenn sie in dem Gehäuse unter einem Druck von etwa 100 mm Wassersäule gehalten ist. Die Porosität der Bodenwand 6o 49 des Gehäuses ist derart gewählt, daß etwa 850dmVmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm² ausfließen und zwar bei einem Druckunterschied von etwa 50 mm Wassersäule bei einer Dicke der Bodenwand von etwa 3 mm. Wenngleich die 65 angegebene Porosität des Gehäuses in der Pfuschen Erprobung den besten Wirkungsgrad h.ns.chtl.ch der Verhinderung einer Ansammlung von kondensiertem Wasserdampf an der Gehäuse-Außenfläche brachte,

können andere Werte für die Porosität des Gehäuses gleiche Ergebnisse bringen. Es muß jedenfalls nur verhindert werden, daß die mit Wasserdampf aufgeladene Außenluft die ihr ausgesetzten Flächen der elektrostatischen Zerstäubervorrichtung erreicht. Porösere Wände des Gehäuses bringen größere Fließgeschwindigkeiten der Luft, was aber den Nachteil erhöhter Betriebskosten der Vorrichtung bringt.

Es kann auch erwärmte Luft zur Anwendung kommen. Hierzu hat die praktische Erprobung ergeben, daß eine Erwärmung der Luft auf etwa 60⁰C einen günstigen Wirkungsgrad ergibt. Die Erwärmung der Luft ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Teil der Außenfläche des Gehäuses für die elektrostatische Zerstäubervorrichtung nicht aus porösem Material hergestellt sein kann. Indem das erwärmte Gas über den porösen Teil des Gehäuses nach außen dringt, kann es kontinuierlich in das Innere des Gehäuses zugeführt werden und der nicht poröse Teil des Gehäuses kann auf einer solchen Temperatur gehalten werden, daß auf diesem Teil Wasserdampf nicht kondensieren kann.

ίο Vorteilhaft verwendet man die in der Trockenpartie der Papiermaschine zur Verfügung stehende Warmluft zur Beschickung des Gehäuses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Abstand über dem Sieb einer Papiermaschine für die kontinuierliche Herstellung einer endlosen Papierbahn angeordnete elektrostatische Zerstäubervorrichtung mit einer Zerstäubereinrichtung, die eine Ladeelektrode umfaßt, an welche eine hohe Spannung zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und zur Aufladung und Ablagerung der zur Versprühung kommenden Stoffteilchen angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Zerstäubervorrichtung (22) von einem porösen, nicht ieitfähigen Gehäuse (46) umgeben ist, das in einer öffnung von der Zerstäubereinrichtung (23) und deren Ladeelektrode (3?) durchdrungen ist, und daß in das Gehäuseinnere kontinuierlich ein gasförmiges Medium unter einem Druck eingeführt ist, welcher höher ist als der Druck der die Zerstäubervorrichtung (22) umgebenden Atmosphäre.

2. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer öffnung für die Zerstäubereinrichtung (23) und die Ladeelektrode (38) versehene Wand (49) des Gehäuses (46) mindestens in der Nähe dieser öffnung eine größere Porosität aufweist, als die übrigen Gehäuseteile.

3. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Gehäuses (46) aus gesintertem Polyäthylen besteht.

4. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium vor Eintritt in das Gehäuse (46) erwärmt wird.

5. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige, erwärmte Medium die über der Trockenpartie der Papiermaschine zur Verfügung stehende Druckluft ist.

io aut