用于产生用于液力加固材料幅面的流体射流的水射梁以及加固材料幅面的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于产生用于液力加固材料幅面的流体射流的水射梁以及一种用于加固这样的材料幅面的设备，所述设备包括这样的水射梁。


背景技术：

2.这种装置用于水刺加固例如由纤维形成的材料幅面。因此，借助本发明可以加固由天然纤维、合成纤维和纺粘无纺织物形成的、从低无纺织物重量到相当高的无纺织物重量的无纺织物。除此之外，可以利用这样的水射梁对材料幅面进行结构化和/或穿孔。
3.de 202008004650u1和de 102010004172a1示例性地公开这种装置。即分别提供一种具有大量喷孔的水射梁。喷孔例如沿着水射梁的长度延伸部以一排相继设置。在此，水射梁的下侧、即朝向材料幅面的一侧在喷孔的出口两侧呈斜面。这种斜坡也可以被板子覆盖。
4.这些装置的缺点在于，尽管有斜坡，经过水射梁的材料幅面所携带的空气仍会导致水射梁下侧区域中的涡流。由此干扰从水射梁排出的流体射流，影响材料幅面的强度。


技术实现要素：

5.因此，本发明的任务在于，提供一种水射梁和一种用于加固材料幅面的设备，借助所述水射梁/所述设备能进一步改进对这种材料幅面的加固。尤其应避免水射梁下侧的空气涡流。
6.基于本发明的任务通过一种水射梁以及一种用于加固材料幅面的相应的设备来解决。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出，
7.这些从属权利要求可以选择性地相互组合。
8.按照本发明的用于产生用于液力加固材料幅面的流体射流的水射梁具有大量喷孔，用于将流体射流施加到材料幅面上。喷孔沿着水射梁的长度延伸部彼此间隔地设置。在此，水射梁的朝向材料幅面的下侧具有分型面，该分型面在水射梁的宽度延伸部看在喷孔两侧远离材料幅面地倾斜。由此得到在水射梁的下侧、即分型面与材料幅面之间的楔形的自由空间。楔形的自由空间沿着水射梁的宽度延伸部看朝向喷孔渐缩。
9.水射梁可以构造为棱柱形并且除了长度延伸部(y)和宽度延伸部(x)之外也在高度(z)上延伸。名称x,y,z对应于直角坐标系中相同的轴名称。在水射梁的安装状态下看，水射梁的长度延伸部y相当于材料幅面的宽度并且水射梁的宽度延伸部x反而相当于材料幅面的长度。
10.原则上，水射梁可以分成上部件和下部件。与倾斜的分型面相关的按照本发明的特征可以在下部件中实现。这样的优点在于，可以简单地更换下部件，而不必也拆卸上部件。
11.如果现在在5
°
至25
°
之间选择水射梁的下侧的分型面的倾斜角度，那么以令人惊讶的方式明显减少在该楔形的自由空间内部的空气涡流。由此，对从喷孔排出的流体射流
的影响变小，由此明显改善材料幅面的加固。此外，水射梁的下侧现在还可以更接近材料幅面。
12.换言之，分型面的倾斜角度——在水射梁的长度延伸部的视线看的视图中——是分型面的切线与水射梁的宽度延伸部的平行线或材料幅面共同围成的角度。在这种情况下总是指两者共同围成的最小角度。
13.本发明所提到的材料幅面意指由纤维制成的纤维材料幅面。这种纤维材料幅面可以是织物、针织物幅面或无纺织物的形式并且优选包括开始时提到的纤维。
14.喷孔的纵轴线意指这些喷孔的对称轴。因为这些轴线基本上对应于流体射流的施加方向，所以对纵轴线的说法原则上也适用于流体射流本身。
15.当倾斜角度为7
°
至10
°
之间并且优选10
°
时，特别良好地实现按照本发明的优点。
16.当各个喷孔的纵轴线这样对准材料幅面，使得流体射流垂直打到材料幅面上时，实现材料幅面的特别有效的加固。
17.原则上，水射梁的下侧的分型面可以是一种倾斜的平面、一种按照半径类型或自由曲面类型的曲面。在这种情况下，在对水射梁的长度延伸部的视线看的视图中，倾斜角度(优选沿着曲面走向的每一点)在曲面的切线和水射梁的宽度延伸部的平行线之间测量。自由曲面意指借助样条(splines)建立的面，其中，样条指一种多项式参数曲线，其函数由n阶多项式分段组成。
18.按照本发明的一种实施方式，水射梁的下侧在流体射流的出口区域中在喷孔两侧分别包括出口面，其中，各个出口面均借助过渡面间接地或直接地邻接于相应的分型面。一个面间接地邻接于另一个面，理解为这个面与另一个面在中间连接其他面的情况下邻接。直接邻接意味着不存在其他中间面并且两个面因此共享例如共同的棱边。由此可以像下文描述的那样实现滴水棱边。
19.有利的是，过渡面通过一端面间接地邻接于分型面，其中，该端面优选平行于喷孔的纵轴线延伸。在水射梁的长度延伸部看的视图中，过渡面优选分别与喷孔的纵轴线成直角地延伸。优选可以将覆盖板至少安放到分型面或整个下侧上，该覆盖板优选沿着分型面或整个下侧的走向并且优选在端面上支撑覆盖板的边界的端侧。因此，覆盖板优选可以以预紧力支撑到水射梁的前述端面上。因此简化了覆盖板的装配并且同时简化了水射梁的结构上的耗费，因为覆盖板现在不需要其他器件(如水射梁上的额外的螺栓)来支撑在该位置上。
20.端面和过渡面优选可以共同界定流体射流的流体滴落的滴水棱边。因此，可以借助例如被材料幅面反射的流体实现覆盖板的清洁效果。
21.按照本发明的一种实施方式，水射梁的朝向材料幅面的下侧和优选在设有按照本发明的覆盖板时覆盖板的朝向材料幅面的表面可以具有1μm至50μm、优选25μm的平均粗糙度。覆盖板的表面优选可以喷砂处理，如玻璃珠喷砂处理。因此实现流体射流的流体(比如水)作为薄膜保持附着在覆盖板的表面上。由此不会使材料幅面的在水刺加固时通过水射流到达覆盖板上的纤维的粘附物被干燥。因此，这些纤维可以通过薄膜从覆盖板的外表面被移走，而不粘附在上面。因此，可以防止可能落到材料幅面上的纤维聚集过多。
22.此外，本发明涉及一种用于加固材料幅面的设备，包括至少一个用于产生用于液力加固材料幅面的流体射流的水射梁，其中，水射梁根据本发明构造。
附图说明
23.以下与本发明的优选的实施例的说明一起借助于附图更详细地阐述改善本发明的其它措施。
24.图中：
25.图1示出按照本发明的设备的一种实施方式；
26.图2至图4分别以按照图1的剖面a-a示出按照本发明的水射梁的一种实施方式。
具体实施方式
27.图1以相当示意性的部分剖切的侧视图示出用于加固材料幅面2的按照本发明的设备1，所述设备包括按照本发明的水射梁4。材料幅面2在环行输送带3上运输并且借助流体射流6加固。在当前的情况下，流体射流6垂直地打到材料幅面2上。如图所示，水射梁4可以是棱柱状的，并且在x方向上具有宽度延伸部、在y方向上具有长度延伸部并且在z方向上具有高度延伸部。在该实施例中，水射梁4具有唯一一排喷孔5，这些喷孔目前在长度延伸部(y方向)上彼此平行地间隔地设置。按照本发明，也可以设置多排喷孔5。水射梁4与流体(比如水)容器例如在中间连接未示出的泵的情况下导流地连接。因此，在设备1的常规运行中，处于压力下的流体到达水射梁4。所述流体从那里由设置在水射梁4中的大量喷孔5排出。所述流体从水射梁4在喷孔5的出口处形成大量流体射流6。这些流体射流作用于位于下方的经过的材料幅面2，以便液力加固所述材料幅面。在输送带3下方设置有用于导出穿过材料幅面2的流体的抽出装置7。水射梁4可以由两个部件组装成，即上部件和下部件，两者能沿着切线a-a分离和组装。下部件例如可以借助螺栓紧固在上部件上。
28.图2至图4的视图分别以(xz平面中的)局部剖面视图示出本发明的三个不同的实施方式中水射梁4的位于图1的切线a-a下方的下部件。在此，水射梁4均构造为关于喷孔5的纵轴线l对称的。对称平面可以是平行于yz平面的平面，该平面穿过纵轴线l。
29.在视图中可以看出，水射梁4的下侧、即朝向材料幅面2的一侧具有倾斜成型的分型面8。该分型面8沿宽度延伸部x看远离材料幅面2倾斜。在图2的视图中，分型面8在与xy平面成一定角度延伸的平面上张开。
30.分型面8指的是通过过渡面10与水射梁4的出口面11邻接的面。在此，出口面11是从喷孔5排出流体射流6的区域中的面。换言之，是界定喷孔5的面。以远离喷孔5的视线、即沿着宽度延伸部(x轴)看，过渡面10接着与出口面11邻接，该过渡面例如可以平行于x轴或材料幅面2延伸。沿该视线看，分型面8接着直接与过渡面10邻接。接着沿所述视线看，其他倾斜程度不同的分型面与分型面8邻接。
31.如图2至图4中所示，分型面8和材料幅面2一起界定楔形的自由空间9。在此，楔形的自由空间9在水射梁4的宽度延伸部看(在x方向上)朝向喷孔5渐缩。
32.原则上，分型面8不仅可以是平面，也可以是按照半径类型或者自由曲面类型的曲面。表示分型面8的倾斜度的倾斜角度α可以理解为在xz平面中看的分型面8的切线与水射梁4的宽度延伸部的平行线(例如x轴或材料幅面)围成的角度。
33.如果现在在本发明的图2至图4的实施方式中这样选择倾斜角度α，使得该倾斜角度处于5
°
至25
°
之间，那么可以减少在楔形的自由空间9中的空气涡流。这些空气涡流例如由于在水射梁4下方经过的材料幅面2携带空气而产生。按照本发明，由于空气涡流减少，对
从水射梁4排出的流体射流6的影响降低。因此，可以实现对材料幅面2的更高的加固。当倾斜角度α设置为10
°
时，这种效果特别明显。
34.图3示出图2的技术方案的扩展方案。过渡面10在那里突出，即过渡面朝向材料幅面2延长。因此，在其侧面形成端面13，从而分型面8现在不再直接邻接于过渡面10，而是通过端面13与其邻接。现在界定过渡面10和端面13的棱边可以作为滴水棱边。被材料幅面2或输送带3反射的流体可以在所述滴水棱边处滴落。过渡面(10)与分型面(8)的间距可以是0.5mm至5mm、优选0.5mm至3mm。
35.在图4中示出图3的水射梁4。在其朝向材料幅面2的外侧上安放有覆盖板12。后者这样构造，使得其利用其内侧紧贴水射梁4的朝向材料幅面2的外侧并且贴靠在水射梁的分型面8上。覆盖板12可以用于覆盖用于将水射梁4的下部件固定在上部件上的螺栓的螺纹孔。在此，覆盖板12的边界的端侧以预紧力贴靠在端面13上。因此，端面13保持住所述边界，即覆盖板12的边缘，而不必在这端以其他器件、如水射梁4上的额外的螺栓来支撑。覆盖板12在从倾斜的分型面8垂直地向z方向、平行于纵轴线l的过渡中具有倒圆的过渡部14或者较大的半径、弧度或者多边形。因此，在这些位置处避免滴水棱边，这种滴水棱边在这里是不期望的。过渡部14的半径至少为5mm。
36.覆盖板12的朝向材料幅面2的外侧可以设有一定表面粗糙度。因此，例如在平均粗糙度rz为1μm至50μm之间、优选25μm时，可以提供一种亲水表面，流体在其上作为薄膜保持附着并且避免形成大的液滴。流体膜在分型面8与过渡面10的过渡处呈小液滴滴落。由于流体持续润湿覆盖板12的上述外表面，从材料幅面2被溅起的纤维可以更好地从该外表面移走，从而杂质很难附着在覆盖板12上。
37.在另一种实施方式中，端面13可以朝向出口面11移动，从而过渡面10变小。出口面11与端面13的间距例如可以是0.5mm至2mm。同时，过渡面10可以朝向材料幅面2长出0.5mm至5mm，优选0.5mm至3mm。因此，形成位于流体射流6附近的滴水棱边。
38.附图标记列表
39.1 设备
40.2 材料幅面
41.3 输送带
42.4 水射梁
43.5 喷孔
44.6 流体射流
45.7 抽出装置
46.8 分型面
47.9 楔形的自由空间
48.10 过渡面
49.11 出口面
50.12 覆盖板
51.13 端面
52.14 过渡部
53.l 喷孔的纵轴线
54.x,y,z水射梁的宽度延伸部、长度延伸部和高度延伸部
55.α倾斜角度

技术特征：
1.水射梁(4)，用于产生用于液力加固材料幅面(2)的流体射流(6)，具有大量喷孔(5)，所述喷孔用于将流体射流(6)施加到材料幅面(2)上，所述喷孔沿着水射梁(4)的长度延伸部彼此间隔地设置，其中，水射梁(4)的朝向材料幅面(2)的下侧具有分型面，在水射梁(4)的宽度延伸部看，所述分型面在喷孔(5)两侧远离材料幅面(2)地倾斜，从而在水射梁(4)的下侧与材料幅面(2)之间得到楔形的自由空间，其中，所述楔形的自由空间(9)沿着水射梁(4)的宽度延伸部(x)看朝向喷孔(5)渐缩，其特征在于，水射梁(4)的下侧的分型面(8)的倾斜角度(α)处于5
°
至25
°
之间。2.根据权利要求1所述的水射梁(4)，其特征在于，所述倾斜角度(α)为10
°
。3.根据权利要求2所述的水射梁(4)，其特征在于，各个喷孔(5)的纵轴线相对于材料幅面(2)对准，使得流体射流(6)几乎垂直地打到材料幅面(2)上。4.根据权利要求1至3之一所述的水射梁(4)，其特征在于，水射梁(4)的下侧的分型面(8)是一种倾斜的平面、一种按照半径类型或自由曲面类型的曲面，并且在曲面的切线和水射梁(4)的宽度延伸部(x)的平行线之间测量倾斜角度(α)。5.根据权利要求1至4之一所述的水射梁(4)，其特征在于，水射梁(4)的下侧在流体射流(6)的出口区域中在喷孔(5)两侧分别包括出口面(11)，其中，各个出口面(11)均借助过渡面(10)间接地或直接地邻接于相应的分型面(8)。6.根据权利要求5所述的水射流(4)，其特征在于，过渡面(10)通过端面(13)间接地邻接于分型面(8)，其中，端面(13)优选平行于喷孔(5)的纵轴线(l)延伸。7.根据权利要求5或6所述的水射梁(4)，其特征在于，覆盖板(12)被安放在至少分型面(8)或者整个下侧上或者所述覆盖板是可安放在至少分型面(8)或者整个下侧上的，所述覆盖板优选沿着分型面(8)或整个下侧的走向并且优选在端面(13)上支撑覆盖板(12)的边界的端侧。8.根据权利要求6或7所述的水射梁(4)，其特征在于，端面(12)和过渡面(10)共同界定流体射流(6)的流体滴落的滴水棱边。9.根据权利要求1至8之一所述的水射梁(4)，其特征在于，水射梁(4)的朝向材料幅面(2)的下侧和优选在设有按照权利要求7所述的覆盖板(12)时覆盖板(12)的朝向材料幅面(2)的表面具有1μm至50μm、优选25μm的平均粗糙度。10.根据权利要求9所述的水射梁(4)，其特征在于，覆盖板(12)的表面优选喷砂处理、尤其是玻璃珠喷砂处理。11.根据权利要求7至10之一所述的水射梁(4)，其特征在于，覆盖板(12)在从倾斜的分型面(8)垂直地向z方向、平行于纵轴线(l)的过渡中具有倒圆的过渡部(14)，所述过渡部构造为半径范围、弧度或者多边形。12.根据权利要求6所述的水射梁(4)，其特征在于，端面(13)与出口面(11)的间距为0.5mm至2mm。13.根据权利要求6至12之一所述的水射梁(4)，其特征在于，过渡面(10)与分型面(8)的间距为0.5mm至5mm、优选0.5mm至3mm。14.用于加固材料幅面(2)的设备(1)，包括至少一个用于产生用于液力加固材料幅面(2)的流体射流(6)的水射梁(4)，其中，水射梁(4)根据上述权利要求之一所述地构造。

技术总结
本发明涉及一种用于产生用于液力加固材料幅面的流体射流的水射梁，具有大量喷孔，所述喷孔用于将流体射流施加到材料幅面上，所述喷孔沿着水射梁的长度延伸部彼此间隔地设置，其中，水射梁的朝向材料幅面的下侧具有分型面，在水射梁的宽度延伸部看，所述分型面在喷孔两侧远离材料幅面地倾斜，从而在水射梁的下侧与材料幅面之间得到楔形的自由空间，其中，所述楔形的自由空间沿着水射梁的宽度延伸部看朝向喷孔渐缩，其特征在于，水射梁的下侧的分型面的倾斜角度处于5


技术研发人员：乌里奇
受保护的技术使用者：特吕茨施勒集团欧洲公司
技术研发日：2021.10.07
技术公布日：2023/8/4