CN105473336B - 可变湿度干燥 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，公开了一种多段式热空气干燥机，其中，每个接续段被配置成吸收从在先段排放的空气，并且将它排放到从最后段到第一段移过所述干燥机的物品上，使得所述物品在所述干燥机中首先暴露于较高湿度的空气，并且在所述干燥机中最后暴露于较低湿度的空气。

Description

可变湿度干燥
背景技术
在一些高速喷墨卷筒式印刷机（web printer）中，这些卷筒式印刷机经常称为轮转印刷机（web press），卷材（web）的第一侧在第一印刷单元处印刷，卷材被倒置，并且随后，卷材的第二侧在第二印刷单元处印刷。卷材在每一侧被印刷之后被引导通过干燥机以使墨干燥。
附图说明
图1为图示了多段式逆流干燥机（multiple stage counterflow dryer）的一个示例的示图。
图2和图3分别为透视图和侧视图，它们图示了例如图1的示图中所示的逆流干燥机的一个示例性实施方式。
图4为来自图2的干燥机的详细局部剖视图。
图5为流程图，其图示了例如可在图1中所示的干燥机中实施的干燥过程的一个示例。
图6为图示了多段式逆流干燥机的另一示例的示图。
图7为图示了实施多段式逆流干燥机的喷墨印刷机的一个示例的框图。
图8为图示了在单站式（single station）喷墨卷筒式印刷机中实施的例如图2-4中所示的逆流干燥机的逆流干燥机的侧视图。
图9为图示了在双站式（two station）喷墨卷筒式印刷机中实施的例如图2-4中所示的逆流干燥机的逆流干燥机的侧视图。
贯穿附图，相同的附图标记标示相同或相似的部分。
具体实施方式
喷墨轮转印刷机能够受益于使用较高水含量的墨。然而，较高水含量的墨增加了对更高能力的干燥机的需要，特别是用于支持快速的印刷速度。当然，期望最小化印刷机的尺寸和成本以及最小化操作印刷机的成本。已开发了新的干燥机来帮助增加高速喷墨轮转印刷机中的干燥能力，同时最小化与增加的干燥能力相关联的尺寸和成本的任何增加。在一个示例中，多段式干燥机的每个接续段（successive stage）被配置成吸收从在先段（prior stage）排放的空气，再加热所述空气，并且将它排放到从最后的干燥机段到第一干燥机段移过干燥机的卷材上，使得卷材在干燥机中首先暴露于最高湿度的空气，并且在干燥机中最后暴露于最低湿度的空气。如下面详细描述的，在干燥过程中产生的湿度被有益地用于提升干燥机效率。此外，与使用一个风机（blower）来处理气流的常规的热空气干燥机不同，多个较小的风机可以被用于更好的流控制，以进一步改进干燥效率。
新的干燥机和干燥过程的示例不限于喷墨轮转印刷机或一般而言的印刷，而是可以在其他装置中以及为其他应用来实施。因此，本文所述和附图中所示的示例图示了本发明，但不限制本发明。
图1为图示了多段式逆流干燥机10的一个示例的示图。图2-4图示了图1的示图中所示的干燥机10的一个示例性实施方式。参照图1-4，干燥机10包括筒（drum）12以及围绕筒12的周界靠近彼此布置的段14、16、18和20。使待干燥的印刷基底卷材22沿第一方向在筒12上或沿筒12移动，所述第一方向在此示例中为顺时针方向，如箭头24所指示。驱动的筒12可以被用于使印刷基底卷材22移动通过干燥机段14-20，或者固定筒或导轮筒（stationaryor idler drum）12可以被用于引导印刷基底卷材22通过干燥机段14-20。每个干燥机段14-20包括：空气泵26、28、30、32；加热器34、36、38、40；以及排放空气腔42、44、46、48。在热空气干燥机中所用的空气泵通常称为“风机（blower）”。每个在先段14、16和18还包括返回空气腔50、52、54。
每个接续干燥机段16、18和20被配置成相应地吸收从在先段14、16和18排放的空气，再加热所述空气，并且将它排放到从最后段20到第一段14移过干燥机10的印刷基底卷材22上，使得印刷基底卷材22在干燥机10中首先暴露于最高湿度的空气，并且在干燥机10中最后暴露于最低湿度的空气。在操作中，在第一干燥机段14处，环境空气被加热并且泵送到排放腔42中以及到印刷基底卷材22上，在那里它从印刷基底卷材22吸取水分，所述印刷基底卷材22处于其通过干燥机10的最后一部分处。在返回腔50中收集在第一干燥机段14处排放到印刷基底卷材22上的此刻较潮湿的空气。在第二干燥机段16处，来自返回腔50的空气被加热并且泵送到排放腔44中以及到印刷基底卷材22上，在那里它从印刷基底卷材22吸取更多水分，所述印刷基底卷材22处于其通过干燥机10的中间部分处。
在返回腔52中收集在第二干燥机段16处排放到印刷基底卷材22上的此刻较潮湿的空气。在第三干燥机段18处，来自返回腔52的空气被加热并且泵送到排放腔46中以及到印刷基底卷材22上，在那里它从印刷基底卷材22吸取更多水分，所述印刷基底卷材22处于其通过干燥机10的中间部分处。在返回腔54中收集在第三干燥机段18处排放到印刷基底卷材22上的此刻较潮湿的空气。在第四和最后的干燥机段20处，来自返回腔54的空气被加热并且泵送到排放腔48中以及到印刷基底卷材22上，所述印刷基底卷材22处于其通过干燥机10的第一部分处。如果需要，则在第四干燥机段20处排放到印刷基底卷材22上的空气可以被收集在腔56中并且通过风机58主动地排出。
虽然在上面的描述中每个返回腔50、52、54分别与在先的干燥机段14、16、18相关联，但每个这样的返回腔50、52、54也能够与相对应的接续的干燥机段16、18、20相关联。无论使用哪种关联，每个返回腔都被用于从在先的干燥机段给接续的干燥机段供应空气。
现在具体参照图2-4，在所示示例中，每个排放腔42-48被配置为在每个干燥机段14-20处沿筒12的周界布置的离散气室（plenum）60的群组。干燥机的气室60通常被称为“空气格栅（air bar）”。每个返回腔50-56被配置为在每个干燥机段14-20处与相对应的空气格栅60重叠的单腔。空气通过供应管道62和集管（header）64泵送到每个空气格栅60中。例如，在返回腔50-56上围绕筒12周向定位的管道62将空气从风机26-32运送到处于空气格栅60的每个端部处的集管64。空气通过每个空气格栅60中的喷嘴66（图4）排放到印刷基底卷材22上。空气通过沿空气格栅60之间的间隙定位的开口68（图4）被收集在返回腔50-56中。
图5为流程图，其图示了例如可在图1中所示的干燥机10中实施的新的干燥过程200的一个示例。如上所述，干燥的空气沿与印刷基底卷材22移过干燥机10的方向24（图1）相反的方向70（图1）移过干燥机10，从而随着空气围绕筒12从一个段级联传递（cascade）至下一个段而从逐渐潮湿（或湿润）的印刷基底卷材22收集水分。相应地，并且参照图5，印刷基底卷材22在干燥机10中首先暴露于最高湿度的空气（步骤202），并且在干燥机10中最后暴露于最低湿度的空气（步骤204）。
图6为图示了多段式逆流干燥机10的另一示例的示图。参照图6，在此示例中，干燥机10包括：靠近彼此成直线布置的三个干燥机段14A、16A和18A的第一组84，其干燥平直移动通过干燥机10的印刷基底卷材22的一侧；以及三个干燥机段14B、16B和18B的第二组86，其干燥印刷基底卷材22的另一侧。在此示例中，每个较低压力（P-）的返回腔50A、52A、50B、52B沿印刷基底卷材22靠近相对应的较高压力（P+）的排放腔42A、44A、42B、44B定位。此外，在此示例中，用于每个段组84、86的空气仅在第一段14A、14B处被加热一次，并且接续的最后的干燥机段18A、18B不包括返回空气腔。
通过将传递性的（convective）空气区分解成多个段在干燥机10中管理气流，其中，每个接续段利用于在先段中从印刷基底卷材22移除的水分。热的潮湿空气在使热能到达待干燥的印刷基底卷材的热传递方面是高效的。热的干燥空气在从印刷基底卷材蒸发水分的质量传递方面是高效的。在较后的干燥机段处在干燥机10中首先施加于印刷基底卷材22的热空气的较高湿度促进热传递，从而与如果施加较干燥的空气相比更快地将印刷基底卷材22加热至期望的温度。在较先的干燥机段处施加于印刷基底卷材22的逐渐更加干燥的热空气促进质量传递，从而加速蒸发至期望的干燥度。这种类型的多段式干燥机还能通过重用仍在从每个在先段排放的空气中的热来实现节能。不同于附图中所示的示例的干燥机10的配置是可能的。例如，在一些实施方式中可能期望使用更多或更少的干燥机段，为待干燥的印刷基底卷材使用其他路径和/或与排放腔和返回腔的其他布置结构一起使用。
图7为图示了实施多段式逆流干燥机10的喷墨印刷机88的框图。图8和图9为图示了实施干燥机10的喷墨卷筒式印刷机88的两个示例的侧视图，所述干燥机10例如图2-4中所示的干燥机10。尽管图7-9中示出了卷筒式印刷机，但新干燥机的示例也能例如使用真空筒或带式基底输送装置在片材印刷机（sheet printer）中实施。首先参照图7的框图，印刷机88包括印刷单元90、印刷基底卷材22、卷筒输送装置92、多段式逆流干燥机10、墨供应装置94以及控制器96。印刷单元90一般表示喷墨印刷装置，其用于在促动输送装置92时，当印刷基底卷材22移过接近单元90的印刷区时将墨施加于印刷基底卷材22。控制器96一般表示编制程序、处理器及相关联的存储器以及控制印刷机88的操作元件所需的电子电路和部件。对于大型、高速喷墨卷筒式印刷机88，控制器96可以包括服务器和计算机工作站以及中央处理单元及相关联的存储器（例如，RAM和硬盘驱动器）和专用集成电路。
图8为图示了在单站式喷墨卷筒式印刷机88中实施的例如图2-4中所示的逆流干燥机的逆流干燥机10的侧视图。参照图8，印刷机88包括卷材供应装置（未示出），从所述卷材供应装置，印刷基底卷材22被供给到印刷站98和卷材卷取装置（web take-up）（未示出），卷材14在传送通过印刷站98之后被送至所述卷材卷取装置。印刷站98包括拱形印刷单元90和干燥机18，所述干燥机18位于拱形印刷单元90之下并且包含在拱形印刷单元90的占用空间内。拱形印刷单元90包括用于在印刷基底卷材22的一侧上印刷的第一印刷单元90A和用于在卷材14的另一侧上印刷的第二印刷单元90B。第一印刷单元90A包括沿处于拱形印刷单元90的一侧上的弧布置的第一系列印刷杆100A-100E。第二印刷单元90B包括沿处于拱形印刷单元90的另一侧上的弧布置的第二系列印刷杆102A-102E。在一个示例性布置结构中，印刷杆100A、100B和102A、102B分配黑色的（K）墨，印刷杆100C和102C分配品红色的（M）墨，印刷杆100D和102D分配青色的（C）墨，并且印刷杆100E和102E分配黄色的（Y）墨。干燥机10包括用于干燥印刷基底卷材22的一侧的第一干燥机10A和用于干燥印刷基底卷材22的另一侧的第二干燥机10B。干燥机10A和干燥机10B可以在单干燥机单元内收容在一起或分开地收容。
图9为图示了在双站式喷墨卷筒式印刷机88中实施的例如图2-4中所示的逆流干燥机的逆流干燥机10的侧视图。参照图9，印刷机88包括第一印刷站98A和第二印刷站98B，所述第一印刷站98A具有用于印刷和干燥印刷基底卷材22的第一侧的第一印刷杆100，所述第二印刷站98B具有用于印刷和干燥印刷基底卷材22的第二侧的第二印刷杆102。卷材路径从卷材供应装置104延伸到第一印刷站98A，通过转向杆106，到第二印刷站98B，并且随后，到卷材卷取装置108。每个印刷站98A、98B包括拱形印刷单元90A、90B和干燥机10A、10B，所述干燥机10A、10B位于相对应的拱形印刷单元90A、90B之下并且包含在它们的占用空间内。
如权利要求中所用的，“一”、“一个”和“一种”意指一个或多个。
如在本说明书的开始处指出的，附图中所示和上文中所述的示例说明但不限制本发明。可以作出和实施其他示例。因此，前述描述不应被解释为限制在后续权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (12)

1.一种多段式热空气干燥机，其中，每个接续段被配置成吸收从在先段排放的空气，并且将它排放到从最后段到第一段移过所述干燥机的连续卷筒材料上，使得所述连续卷筒材料在所述干燥机中首先暴露于较高湿度的空气，并且在所述干燥机中最后暴露于较低湿度的空气，
其中，所述干燥机包括配置成引导或运送连续卷筒材料通过在先段和接续段的筒，所述在先段和所述接续段围绕所述筒的周界靠近彼此布置，
其中，每个在先段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气泵送到所述排放腔中；以及
返回腔，其捕集排放到所述连续卷筒材料上的空气；以及
每个接续段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气从在先段的所述返回腔泵送到所述接续段的所述排放腔中。
2.如权利要求1所述的干燥机，其特征在于，每个接续段被配置成吸收从在先段排放的空气，再加热所述空气，并且随后，将它排放到所述连续卷筒材料上。
3.如权利要求1所述的干燥机，其特征在于，所述在先段和所述接续段沿着沿从第一段至最后段的第一方向的线靠近彼此布置，以干燥沿与所述第一方向相反的第二方向线性移动通过这些段的连续卷筒材料。
4.如权利要求3所述的干燥机，其特征在于：
第一组的在先段和接续段沿着沿所述第一方向的线靠近彼此布置，以干燥沿所述第二方向线性移动通过这些段的连续卷筒材料的一侧；以及
第二组的在先段和接续段沿着沿所述第一方向的线靠近彼此布置，以干燥沿所述第二方向线性移动通过这些段的所述连续卷筒材料的另一侧。
5.一种印刷机，包括：
印刷单元，其将水性成像材料施加于连续卷筒材料；以及
在所述印刷单元下游的干燥机，其干燥所述连续卷筒材料上的成像材料，所述干燥机配置成在所述干燥机中首先将较高湿度的热空气吹送到所述连续卷筒材料上，并且随后，随着所述连续卷筒材料移过所述干燥机，逐渐地将较低湿度的热空气吹送到所述连续卷筒材料上，
其中，所述干燥机包括多个段，其中，每个接续段被配置成吸收从在先段排放的空气，并且将它排放到从最后段到第一段移过所述干燥机的连续卷筒材料上，
其中，所述干燥机包括配置成引导或运送连续卷筒材料通过在先段和接续段的筒，所述在先段和所述接续段围绕所述筒的周界靠近彼此布置，
其中，每个在先段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气泵送到所述排放腔中；以及
返回腔，其捕集排放到所述连续卷筒材料上的空气；以及
每个接续段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气从在先段的所述返回腔泵送到所述接续段的所述排放腔中。
6.如权利要求5所述的印刷机，其特征在于：
所述印刷单元包括拱形印刷单元，其包括用于将水性成像材料施加于所述连续卷筒材料的沿弧布置的多个喷墨印刷杆；以及
所述干燥机包括配置成引导或运送所述连续卷筒材料通过这些段的筒，所述段围绕所述筒的周界靠近彼此布置，并且所述干燥机位于所述拱形印刷单元的占用空间内。
7.如权利要求6所述的印刷机，其特征在于：
所述多个喷墨印刷杆包括：
第一喷墨印刷杆，其沿所述印刷单元的第一侧上的弧布置，用于将墨施加于所述连续卷筒材料的一侧；以及
第二喷墨印刷杆，其沿所述印刷单元的第二侧上的弧布置，用于将墨施加于所述连续卷筒材料的另一侧；以及
多段式干燥机包括：
所述第一喷墨印刷杆下游的第一多段式干燥机，其干燥所述连续卷筒材料的一侧上的墨；以及
所述第二喷墨印刷杆下游的第二多段式干燥机，其干燥所述连续卷筒材料的另一侧上的墨，所述第一多段式干燥机和所述第二多段式干燥机位于所述拱形印刷单元的占用空间内。
8.如权利要求6所述的印刷机，其特征在于：
所述拱形印刷单元包括：
第一拱形印刷单元，其包括沿弧布置的第一喷墨印刷杆，所述第一喷墨印刷杆用于将墨施加于所述连续卷筒材料的一侧；以及
第二拱形印刷单元，其包括沿弧布置的第二喷墨印刷杆，所述第二喷墨印刷杆用于将墨施加于所述连续卷筒材料的另一侧；以及
多段式干燥机包括：
所述第一拱形印刷单元下游的第一多段式干燥机，其干燥所述连续卷筒材料的一侧上的墨，所述第一多段式干燥机位于所述第一拱形印刷单元的占用空间内；以及
所述第二拱形印刷单元下游的第二多段式干燥机，其干燥所述连续卷筒材料的另一侧上的墨，所述第二多段式干燥机位于所述第二拱形印刷单元的占用空间内。
9.一种用于干燥移过干燥机的连续卷筒材料的过程，包括将所述连续卷筒材料在所述干燥机中首先暴露于最高湿度的空气，以及在所述干燥机中最后暴露于最低湿度的空气，
其中，所述干燥机包括多个段，其中，每个接续段被配置成吸收从在先段排放的空气，并且将它排放到从最后段到第一段移过所述干燥机的连续卷筒材料上，
其中，所述干燥机包括配置成引导或运送连续卷筒材料通过在先段和接续段的筒，所述在先段和所述接续段围绕所述筒的周界靠近彼此布置，
其中，每个在先段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气泵送到所述排放腔中；以及
返回腔，其捕集排放到所述连续卷筒材料上的空气；以及
每个接续段包括：
多个排放腔，其各自在所述筒上延伸并且沿所述筒的周界彼此隔开，每个排放腔具有一个或多个出口，空气可通过所述一个或多个出口排放到所述连续卷筒材料上；
加热器，其加热待排放到所述连续卷筒材料上的空气；
泵，其将加热的空气从在先段的所述返回腔泵送到所述接续段的所述排放腔中。
10.如权利要求9所述的过程，其特征在于，所述暴露包括：
在所述干燥机中的第一位置处将较低湿度的空气吹送到所述连续卷筒材料上；以及
从所述第一位置收集较高湿度的空气，并且在所述干燥机中的沿所述连续卷筒材料移过所述干燥机的方向在所述第一位置上游的第二位置处将所述较高湿度的空气吹送到所述连续卷筒材料上。
11.如权利要求10所述的过程，还包括：
在将所述较低湿度的空气吹送到处于所述第一位置处的所述连续卷筒材料上之前，加热所述较低湿度的空气；以及
在将所述较高湿度的空气吹送到处于所述第二位置处的所述连续卷筒材料上之前，加热所述较高湿度的空气。
12.如权利要求11所述的过程，还包括针对至少一第三位置重复收集、加热和吹送的步骤。
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