专利名称：喷嘴板条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于在加固无纺织物 时产生流体束的喷嘴板条。
背景技术：
在制造通过堆置多个纤维形成的无纺织物时，已知无纺织物要在后续 加工过程中加固，以便提高纤维网内的纤维的结合。除了化学固着法和热 压固化法外，还特别采用机械固着法，在该方法中用附加的介质穿过纤维 网，以便使纤维相互缠结。最近，作为加固方法，流体束针刺工艺特别重 要。此处，优选产生处于高压下的水的柱状流体束，该流体束基本垂直地 撞击在纤维网上并穿过它。此时，流体束在撞击点上造成纤维的密实和涡 流变形，以致在纤维网上形成表面结构。
优选采用水作为流体，水在高压下从喷嘴口中被压出，以高的能量呈 束状地撞击在纤维网上并穿过它以使纤维涡流变形。在此，涡流变形的结
果基本由水束的性能及其强度决定。例如，已知，以非常高的、超过400bar 的高压产生水束，造成无纺织物强度较佳。但是，这种高压在原理上有这 样的缺点，即提高了在所谓的喷嘴板条的喷嘴口处的磨损现象。
为了在喷嘴板条中形成喷嘴口 ，在现有技术中从原理上已知两种不同 的变型。在第一种变型中，喷嘴口由金属板中的喷嘴孔形成，该喷嘴孔由 多个孔段组成。这种喷嘴孔在喷嘴板条中布置成一排，并保持在喷嘴梁的 下侧上。例如从WO 2006/063112A1中已知这种喷嘴板条。
在已知的喷嘴板条中，喷嘴孔分别由两个彼此过渡/转接其中的孔段形 成。通入上部的入口面的第一孔段形成圆柱形的毛细管区，流体在高压作用下进入该毛细管区并聚集成流体束。在直接邻接的第二孔段中，设置有 用于扩张流体束的膨胀区。该膨胀区一直延伸至喷嘴板条的下侧上的出口 面。膨胀区的孔段设计成锥形，以使入口面上的入口直径持续扩展成出口 面上的出口直径。但是，这种喷嘴形状在原理上有这样的缺点，即在压力 过低时，在流体束出来以后存在流体束分裂的危险。这种扩散的流体束在 纤维网中造成例如通过刚度使人感觉到的不规则性。
另一种在现有技术中已知的用于形成喷嘴板条的变型例如从WO 2005/123616A2中已知。在此已知的喷嘴板条中，喷嘴由多个构件形成， 所述构件紧密地结合在一起以形成喷嘴口。例如，在一上部板中包含一圆 柱形喷嘴孔，该喷嘴孔形成用于聚集流体束的毛细管区。在直接邻接的第 二金属板中，布置有另一具有较大的直径的圆柱形孔，它构成用于扩展流 体束的膨胀区。此处，在毛细管区与膨胀区之间形成直径阶梯，该直径阶 梯一方面引起紊流，另一方面产生压力损耗，它们导致流体束在纤维网表 面上的沖击能减小。
喷嘴板条中的多件式喷嘴也可例如从DE 100 47 106 Al和US 6，668，436 B2中已知。在已知的喷嘴板条中采用嵌件，以便在金属板中制 造喷嘴口。此时，在入口面与出口面之间形成喷嘴的多个横截面形状，但 它有这样的缺点，即须消除至少一个引起横截面扩展或横截面收缩的直径 阶梯。
发明内容
现在，本发明的目的是，这样改进一种用于产生用于这种类型的无纺 织物加固的流体束的喷嘴板条，使得可以在尽可能低的压力下产生具有高 冲击能的高效的流体束。
按照本发明，此目的通过具有权利要求1的特征的喷嘴板条来实现。 本发明的有利的改进方案通过各从属权利要求的特征和特征组合来限定。
按照本发明的喷嘴板条的优点特别是在于流体束的高的自由流束品质。尤其是，与常规的喷嘴板条相比，在使用相等的能量的情况下，流体 束的良好的平行性和较高的冲击力使无纺织物加固明显提高。由此，可通 过流体束得到的加固效果使得能以尽可能小的能量消耗在纤维网中产生强 度结构。此外，所产生的流体束的高的自由流束品质使纤维网沿机器加工 方向和沿横向具有均匀的强度。
在此，本发明在这样的保留条件下实现，即不能经济地以薄金属板在 喷嘴板条中制造具有三个以上连续地彼此过渡其中的孔段的喷嘴孔。这样， 按照本发明，喷嘴板条中的喷嘴孔至少由三个孔段組成，它们使喷嘴口的 横截面连续变化。通入入口面的第 一孔段形成用于聚集流体束的毛细管区。 中间孔段包含用于扩张流体束的膨胀区，而通入出口面的第三孔段则形成 用于导向流体束的出口区。由此可产生平行地出来并相对于环境清楚界定 的流体束，该流体束在撞击在纤维网上时可在整个作用面上将其冲击能转 变为纤维网中纤维的涡流变形。其结果是涡流变形区的高度均勾性，进而 以及纤维网中所产生的加固的高度均匀性。
为了稳定所产生的流体束，优选采用喷嘴板条的这种改进形式，其中 出口区的孔段设计成圆柱形的，其在出口面上的出口直径比入口面上的毛
细管区的入口直径大，其比例为至少2.5倍至最多5.0倍。通过入口截面与 出口截面之间的面积比，可以基本上确定将压力能转换为动能。为了在产 生流体束时既使压力损耗为最小又得到高的动能，出口直径与入口直径之 比在2.5至最大5.0的范围内被证明是特别有利的。
但原则上还存在这样的可能性，即出口区的孔段设计成略呈锥形的且 具有小于3°的张角，其中出口面上的出口直径大于形成在膨胀区的末端 处的扩展直径。由此在产生流体束时可以利用附加的喷嘴效应。
为了产生流体束的最大的动能，根据权利要求4所述的按照本发明的 喷嘴板条的改进形式是特别有利的。为此，毛细管区的孔段设计成圆柱形 的且具有入口面上的入口直径，而膨胀区的孔段则i殳计成锥形的并具有在 8。至15°范围内的张角以扩展入口直径。由此可以在孔段之间实现非常 和緩的过渡，这种和緩过渡避免了紊流的产生。在此，膨胀区的孔段也可以有利地通过多个锥形区形成，其中各锥形 区具有不同的张角。例如，与毛细管区邻接的区域的张角大于膨胀区的后 面的区域的张角。
为了在聚集流体束时获得尽可能小的压力损失，根据按照本发明的喷 嘴板条的 一种有利的改进形式，毛细管区的孔段设计成具有与入口直径的
比值1/d在1至1.5范围内的长度。
相比之下，用于导向流体束的出口区的孔段则具有较长的长度，使得 出口区的长度与毛细管区的长度的比值大于1。
原则上，按照本发明的喷嘴板条的设计可用金属板实现，该金属板在 入口面与出口面之间具有lmm至5mm的厚度。但是，在产生水束和在制 造喷嘴孔时的最好的结果被证明特别是在厚度在1.5至3mm范围内的金属 板上得到。
根据对加固纤维网的要求，金属板上的喷嘴口可以并排布置成一排或 多排。根据所希望的加固或要求，喷嘴口之间的分隔距离在此可设计在 0.5mm至2.5mm的范围内。
就此而言，根据权利要求11的特征所述的按照本发明的用于加固纤维 网的装置特别合适于产生用于使纤维网流体动力学地涡流变形的平行的和 高效的流体束。为此，所述装置具有一喷嘴梁，该喷嘴梁在下侧上具有至 少一个按照本发明的喷嘴板条。
这类用于加固纤维网的装置以不同的工作宽度被使用，以便加固由纺 粘型无纺织物制成的纤维网。
为了加固这种纤维网，在按照本发明的装置中优选沿生产方向依次使
用多个喷嘴梁，以便用流体束加固纤维网。此时优选用优选40至200bar 或以上的工艺压力将流体供给到喷嘴梁。
下面参考附图根据多个实施例详细说明按照本发明的喷嘴板条。 图中图1示意性示出按照本发明的喷嘴板条的一个实施例的俯视图，
图2示意性示出图1的实施例的横截面局部视图，
图3示意性示出按照本发明的喷嘴板条的另一实施例的横截面局部视
图，
图4示意性示出按照本发明的喷嘴板条的又一实施例的横截面局部视
图，
图5示意性示出按照本发明的装置的实施例的视图。
具体实施例方式
在图l和2中以多个视图示出按照本发明的喷嘴板条的第一实施例。 图1以俯视图示出此实施例，而图2则以横截面局部视图示意示出该实施 例。只要未明确联系到某个图，则下面的描述对两个图都适用。
喷嘴板条l由一条带形的金属板2构成，该金属板可根据用于加固纤 维网的装置的工作宽度而延伸超过若干米。例如，在加固无纺织物时实现 若千米的工作宽度。在一端，金属板具有用于操作的固定孔4，该固定孔 可例如用于固定在喷嘴梁的下侧上。在中间区域内，金属板2被多个喷嘴 口3穿过。喷嘴口 3并排地成排状布置，并在工作宽度的长度上延伸。原 则上，这类喷嘴口3也可以按多排布置。
每个喷嘴3由具有多个孔段6.1、 6.2和6.3的喷嘴孔5形成。在图2 中示意性示出一具有两个并排形成的喷嘴孔5的横截面局部视图。金属板 2通过上部的入口面IO和下部的出口面ll界定。喷嘴口 3中的一个喷嘴 孔5从入口面IO延伸至出口面11。第一孔段6.1通向入口面10。孑L段6.1 在喷嘴孔5内构成毛细管区7,在该毛细管区中来自于入口面IO的流体聚 集成流体束。毛细管区7的孔段6.1设计成圆柱形的，并在入口面10处形 成喷嘴口 3的入口直径d。
第一孔段6.1之后跟随一第二孔段6.2，该第二孔段形成在金属板2的 中间区域中。孔段6.2在喷嘴孔5的内部设计成用于扩张流体束的膨胀区8。 为此，膨胀区8的孔段6,2设计成具有张角oc的锥形，以用于使入口直径d扩展。由此，在膨胀区8内实现由入口直径d确定的流动横截面的持续扩 展，从而使送入喷嘴孔5中的流体束扩张。
第二孔段6.2的后面跟随一第三孔段6.3，该第三孔段通入出口面11， 并形成用于导向流体束的出口区9。出口区9的孔段6.3设计成圃柱形的， 其在出口面ll处具有喷嘴口 3的出口直径D。
为了能为无纺织物加固产生尽可能平行且富能的流体束，特别是下列 几何比例被证明是特别好的。联系到在图2中用大写字母S表示的金属板 厚度，第一孔段6.1延伸长度1,毛细管区7的该长度l优选为入口直径d 的1至1.5倍。由此，得到比值I/d=l至1.5。
此外还指出，出口区9在出口面11处的出口直径D与毛细管区7的 入口直径d的比值不许选得过大，这是因为否则流体束具有过小的动能。 另一方面，希望用流体束在纤维网的表面上实现尽可能大的冲击位置。由 此证明，出口直径D与入口直径d之间的比值D/d=2.5至5.0是特别有效 的。此时，为了得到流体束的平行性和准确的自由喷射形成，出口区的长 度L有利地调节成大于毛细管区7的长度1。
为了能尽可能最佳地利用为产生动能而提供的压力能，通过8。至15° 的张角使流体束在膨胀区8内进行扩张。原则上也可以实现更大的或更小 的张角。
根据纤维网加固的要求，喷嘴口 3能以不同的距离并排地形成排式布 置。为了在纤维网中实现强烈的涡流变形进而以及高的强度，优选实现狹 窄的分隔距离，才艮据喷嘴口的出口直径，该距离可达0.5111111。由于改进地 利用了流体束中的压力能，故即使在较大的高达2.5mm的分隔距离时，仍 然能在纤维网中获得高强度。分隔距离在图2中用大写字母T表示，并且 是喷嘴口的中心位置的距离。
在传统的喷嘴板条与由2mm厚的金属板形成的、具有入口直径为 0.12mm、出口直径为0.5mm的喷嘴口以及在膨胀区范围内具有13。张角 的按照本发明的喷嘴板条的对比试验中，类似的强度值可用喷嘴口 3之间 的较大的距离T实现。由此，按照本发明的喷嘴板条特别突出的是，能够以小的能量输入在纤维网中实现高的加固结果。
在图3中示出按照本发明的喷嘴板条的另一实施例。该喷嘴板条以横 截面局部视图示出。按照图3的实施例基本上与按照图l和2的实施例相 同，因此在此处只说明其不同之处。
相对于前述的实施例，喷嘴孔5的中间孔段6.2分成多个锥形区。此 处，第一锥形区12.1直接与毛细管区7的孔段6.1邻接。孔段6.2的锥形 区12.1设计成具有张角od。在孔段6.2的继续延伸中，第一锥形区12.1过 渡到第二锥形区12.2中，该第二锥形区通过张角(X2形成。第二锥形区12.2 一直延伸至孔段6.2的末端，并连续地过渡到出口区9的第三孔段6.3中。
在图3所示的实施例中，第一锥形区12.1的张角od设计成大于下一个 锥形区12.2的张角ot2。因此，采用这种布置例如也可以直接在从毛细管区 出来的出口处实现在超过15。的范围内的较大的张角。这样，孔段6.2在 第一锥形区12，1中可具有例如24。的张角，因此在第二孔段6.2的较短的 进入中对流体束产生较大的扩张效果。于是，下一个锥形区12.2优选获得 在8°至15°范围内的张角。
在图4中示意性地用横截面局部视图示出按照本发明的喷嘴板条的又 一实施例。根据图4的实施例同样基本与根据图l和2的实施例相同，因 而接下去只说明不同之处，在其它方面则参考前述的说明。
在图4所示的喷嘴板条中，喷嘴口 3同样由总共具有三个孔段6.1、 6.2 和6.3的喷嘴孔5形成。孔段6.1和6.2设计成与根据图1和2的实施例相 同。
喷嘴孔5的形成出口区9的第三孔段6.3在此实施例中并不是设计成 圆柱形的。孔段6.3做成略为锥形，其具有小的张角p。张角P优选地设计 成在小于3。的范围内，以便特别是在出口区9中获得对流体束足够的导 向。就此而言，喷嘴口 3的由出口面11形成的出口直径D大于在第二孔 段6.2的末端形成的扩展直径DE。与第二孔段6.2的张角相比，第三孔段 6.3中的张角设计成明显更小，以便尽可能得到通过出口区9作用在流体束 上的导向并抵消通过膨胀区产生的扩张。此处，也可产生非常清楚地界定的而且平行的流体束，所述流体束只产生动能并因而以高的冲击力撞击在 纤维网的表面上。
在图5中示意性地示出按照本发明的用于加固行进的纤维网的装置的 实施例的视图。该实施例具有一用于引导纤维网15的导向装置13。导向 装置13包括一篩带16，该筛带优选地设计成连续循环带，并通过带驱动 装置17以一预定的带速驱动。筛带16做成透气或透水的。在筛带16的表 面上放置一由多个堆;^文的纤维形成的纤维网15。
在导向装置13的上方，与纤维网15隔开很小距离地布置一喷嘴梁14。 该喷嘴梁14基本横向地在纤维网15的宽度上延伸。喷嘴梁14优选可移动 地被保持，并通过一此处未示出的驱动装置以一预定的幅度来回移动。此 时，喷嘴梁14基和镜向于纤维网15的行进方向移动。
在喷嘴梁14的下侧保持有一喷嘴板条1，该喷嘴板条具有多个彼此间 隔开成排状布置的喷嘴口。喷嘴板条l的每个喷嘴口都通过此处未示出的 压力室与流体供给线19连接。流体一一优选为水通过流体供给线19供给 至喷嘴梁14，该流体以高压保持在喷嘴梁14内的压力室中并通过喷嘴板 条l的喷嘴口作为多个流体束放出。在图5中，在喷嘴梁14的下侧上从喷 嘴口中出来的流体束设有附图标记18 。
在运行时，通过图5所示的装置使行进的纤维网15连续地被多个流体 束穿过。此时，产生各纤维条子的涡流变形和缠结，这种涡流变形和缠结 改善了纤维的结合，因而导致纤维网15的拉伸强度提高。
通过可在一定条件下通过按照本发明的喷嘴板条产生的高效的流体 束，可以既沿纵向也沿横向得到拉伸强度的均匀分布，该纵向也称为机器 加工的方向(MD)，该横向也称为CD方向。就此而言，按照本发明的 装置特别适合于加固优质的纤维网。此外，为了在纤维网中产生标准的强 度，釆用按照本发明的装置可以实现能量节约。附图标记表
1喷嘴板条
金属板
3喷嘴口
4固定孔
喷嘴孔
6.1、 6.2、 6,3孔段
7毛细管区
8膨胀区
9出口区
10入口面
11出口面
12.1、 12.2锥形区
13导向装置
14喷嘴梁
15纤维网
16筛带
17带驱动装置
18流体束
19流体供给线
1权利要求
1. 一种用于在加固无纺织物时产生流体束的喷嘴板条，包括金属板(2)，该金属板在上部的入口面(10)和下部的出口面(11)之间具有多个并排布置的喷嘴口(3)，并且具有至少一个用于形成喷嘴口(3)中的一个的喷嘴孔(5)，该喷嘴孔(5)在金属板(2)中从入口面(10)一直延伸到出口面(11)并由多个连续的彼此过渡的孔段(6.1、6.2)形成，其特征为，所述喷嘴孔(5)至少具有三个孔段(6.1、6.2、6.3)，通入入口面(10)的第一孔段(6.1)形成用于聚集流体束的毛细管区(7)，中间孔段(6.2)形成用于扩张流体束的膨胀区(8)，而通入出口面(11)的第三孔段(6.3)形成用于导向流体束的出口区(9)。
2. 如权利要求1所述的喷嘴板条，其特征为，所述出口区(9)的 孔段(6.3)设计成圆柱形的，并在出口面(11)上具有喷嘴口 (3)的出 口直径(D)，该出口直径(D)比入口面(10)上的喷嘴口 (3)的入口 直径(d)大，其比例为从至少2.5倍至最多5.0倍。
3. 如权利要求1所述的喷嘴板条，其特征为，所述出口区(9)的 孔段(6,3)设计成锥形的，具有在小于3。范围内的张角(p)，其中出口 面(ll)上的喷嘴口 (3)的出口直径(D)大于在膨胀区(8)的孔段(6.2) 的末端处形成的扩展直径(DE)。
4. 如权利要求1至3之一所述的喷嘴板条，其特征为，所述毛细管 区(7)的孔段(6.1)设计成圆柱形的，并在入口面(10)上具有喷嘴口(3) 的入口直径(d),而所述膨胀区(8)的孔段(6.2)设计成锥形的， 并具有在8。至15。范围内的张角(a)以扩展喷嘴口(3)的入口直径(d)。
5. 如权利要求1至4之一所述的喷嘴板条，其特征为，所述膨胀区 (8 )的孔段(6.2 )由多个锥形区(12.1 、 12.2 )形成，其中所述锥形区(12.1 、12.2)具有不同的张角(ai、 a2)。
6. 如权利要求5所述的喷嘴板条，其特征为，与毛细管区(7)的 孔段(6.1)邻接的区域(12.1)的张角(ai)大于膨胀区(8 )的孔段(6.2 )的后面的区域(12.2)的张角(a2)。
7. 如前述权利要求之一所述的喷嘴板条，其特征为，所述毛细管区 (7)的孔段(6.1)具有一长度(1),该长度与喷嘴口 ( 3 )的入口直径(d )形成取值范围为1至1.5的比l/d。
8. 如权利要求1至7之一所述的喷嘴板条，其特征为，出口区(9 ) 的孔段(6.3)具有一长度(L),该长度与毛细管区(7)的孔段(6.1) 的长度(1)形成取值范围大于1的比L/1。
9. 如权利要求1至8之一所述的喷嘴板条，其特征为，金属板(2 ) 在入口面(10)与出口面(11)之间具有范围为1.5至3mm的厚度(S)。
10. 如权利要求1至9之一所述的喷嘴板条，其特征为，喷嘴口 (3) 在金属板(2 )上以0.5至2.5mm范围内的分隔距离(T )布置成一排或多 排。
11. 一种用于借助流体束(18)来加固纤维网(15)的装置，具有喷 嘴梁(14 )，该喷嘴梁具有至少一个喷嘴板条(1)来产生流体束(18 )并 且布置在行进的纤维网(15)的上方，其特征为，所述喷嘴板条(l)根据 权利要求1至10之一设计。
全文摘要
本发明涉及一种用于在加固无纺织物时产生流体束的喷嘴板条。该喷嘴板条包括一金属板，该金属板在上部的入口面与下部的出口面之间具有多个并排布置的喷嘴口。所述喷嘴口由喷嘴孔形成，该喷嘴孔在金属板中从入口面一直延伸至出口面并通过多个连续的彼此过渡的孔段形成。为了得到尽可能准确的具有最大动能的喷束形成，喷嘴孔按照本发明设计成具有至少三个孔段。通入入口面的第一孔段形成用于聚集水射束的毛细管区。中间孔段设置成用于扩张水射束的膨胀区，而通入出口面的第三孔段则形成用于导向流体束的出口区。
文档编号D04H1/492GK101444766SQ20081021252
公开日2009年6月3日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年12月1日
发明者R·吕滕, U·兰贝茨 申请人:欧瑞康恩卡技术有限公司