-
Die Erfindung betrifft Trocknervorrichtung zum Trocknen eines Strichs auf einer Faserstoffbahn, wie Papierbahn, umfassend eine beheizbare bzw. beheizte Kammer, durch welche die gestrichene Faserstoffbahn zur Immobilisierung des Strichs durchgeführt wird bzw. durchführbar ist.
-
Derartige Trockenvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei sei angemerkt, dass mit „Durchführen der Faserstoffbahn durch die Kammer“ auch umfasst sein soll, dass die Kammer hin an einer Seite offen ist und die Faserstoffbahn an der offenen Seite vorbeigeführt wird.
-
Beispielsweise wird in der Druckschrift
EP2166298B1 eine Materialbahntrockneranordnung mit einem Infrarottrockner und einem Lufttrockner beschrieben. Ein Nachteil solcher Trocknervorrichtungen ist, dass der Wirkungsgrad noch höher sein könnte.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen bereitzustellen, um den Wirkungsgrad einer solchen Trocknervorrichtung weiter zu verbessern.
-
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die eingangs beschriebe, gattungsgemäße Trocknervorrichtung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass die Trocknervorrichtung ferner eine Regelungseinrichtung umfasst, welche ausgebildet ist, die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer zu regeln.
-
Bisher war man davon ausgegangen, dass es im Hinblick auf die Trocknung einer Faserstoffbahn bzw. eines Strichs auf der Faserstoffbahn vorteilhaft ist, wenn die Luftfeuchtigkeit in der Kammer möglichst gering ist. Es ist jedoch das Verdienst der Erfinder erkannt zu haben, dass dies insbesondere bei der Trocknung eines Strichs nicht zutrifft. Tatsächlich hat sich herausgestellt, dass der Wirkungsgrad der Trocknervorrichtung sogar verbessert werden kann, wenn eine verhältnismäßig hohe relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer herrscht. Woran dies genau liegt, ist bisher noch nicht abschließend geklärt. Es wird aber vermutet, dass sich bei einer geringen relativen Luftfeuchtigkeit der Strich, welcher mikroskopisch betrachtet wie eine Schicht verstanden werden kann, zunächst an seiner Oberfläche immobilisiert. Mit anderen Worten bildet sich dort eine Art Haut, welche verhindert, dass weitere Feuchtigkeit aus darunter liegenden Bereichen des Strichs effizient entweichen kann. Durch die Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer ist es nun möglich, die Bildung dieser Haut zu vermeiden. Auf diese Weise kann ein im Wesentlichen gleichmäßiger Temperaturanstieg des Strichs über seine gesamte Dicke hinweg erzielt werden. Die Immobilisierung des Strichs findet somit entlang ihrer Dickenrichtung überall im Wesentlichen gleichzeitig statt. Dies erlaubt es, den Strich mit weniger Energie zu trocknen bzw. zu immobilisieren.
-
Natürlich darf die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer auch nicht zu groß sein, um eine effiziente Trocknung des Strichs zu erreichen. Der genaue Wert hängt von unterschiedlichen Randbedingungen ab, so etwa von der Dicke und dem Material des Strichs.
-
Auf jeden Fall erlaubt es nun die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer so einzustellen, dass der Wirkungsgrad verbessert wird.
-
Vorzugsweise ist die Regelungseinrichtung dabei ausgebildet, die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer derart zu regeln, dass die Bildung einer Haut auf der Oberfläche des Strichs vermieden wird. Mit anderen Worten kann die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer derart geregelt werden, dass die Immobilisierung des Strichs über seinen ganzen Dickenbereich im Wesentlichen gleichzeitig eintritt.
-
Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Regelvorrichtung ausgebildet ist, die relative Luftfeuchtigkeit in einem ersten Abschnitt der Kammer und unabhängig davon die relative Luftfeuchtigkeit in einem zweiten Abschnitt der Kammer zu regeln, wobei der erste Abschnitt der Kammer von dem zweiten Abschnitt der Kammer im bestimmungsgemäßen Betrieb durch die Faserstoffbahn getrennt wird bzw. ist. So kann die Strichtrocknung durch die Papierseite ermöglicht werden, bzw. eine Balance der Trocknung zwischen Trocknung durch den Strich und Trocknung durch das Papier, so eingestellt werden, dass eine optimale Qualität erreicht wird.
-
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Trocknervorrichtung ferner eine Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung zum Erhöhen der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer umfasst. Obwohl es paradox erscheinen mag, eine Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung in einer Trocknervorrichtung vorzusehen, kann diese gleichwohl die Trocknung effizienter machen. Beispielsweise kann heißer Dampf in die Kammer der Trocknervorrichtung eingeführt werden.
-
Die Trocknung des Strichs erfolgt bevorzugt kontaktlos. Hierdurch wird vermieden, dass es zu einer Beschädigung des Strichs kommt, wenn dieser mit Bauteilen in Kontakt gelangt, während er noch nicht getrocknet ist. Die kontaktlose Trocknung kann beispielsweise mittels Heißluft und/oder mittels Infrarotstrahlung erfolgen.
-
Ferner kann die Trocknervorrichtung eine Frischluftzufuhr in die Kammer umfassen, wobei die Regeleinrichtung ausgebildet ist, den Volumenstrom der Frischluft zu regeln. Hierzu kann beispielsweise ein thermischer Strömungssensor zum Einsatz kommen.
-
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Trocknervorrichtung eine Abluftabfuhr aus der Kammer umfasst, wobei die Regeleinrichtung ausgebildet ist, den Volumenstrom der Abluft zu regeln. Hierzu kann beispielsweise ebenfalls ein thermischer Strömungssensor oder ein Heißgasanemometer zu Einsatz kommen.
-
Auch kann die Trocknervorrichtung einen Sensor zur Bestimmung von Feuchtigkeit, insbesondere der relativen Luftfeuchtigkeit, in der Abluft der Kammer umfassen. Hierzu kann zum Beispiel eine kapazitive oder eine Zirkonoxid-Luftfeuchtigkeitsmessung zum Einsatz kommen.
-
Besonders bevorzugt umfasst die Trocknervorrichtung sowohl die Frischluftzufuhr mit regelbarem Volumenstrom, als auch die Abluftabfuhr mit regelbarem Volumenstrom und einen Sensor zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit in der Abluft. Dies ermöglicht es nämlich, dass sich die Regelungsvorrichtung zur Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer eines virtuellen Sensors bedient, welcher als Eingangswerte zumindest den Volumenstrom der Frischluft, den Volumenstrom der Abluft und die Luftfeuchtigkeit der Abluft umfasst.
-
Um zu verhindern, dass unkontrolliert größere Mengen an Luft in die Kammer eingebracht wird, kann die Trocknervorrichtung ferner eine Schleppluftreduzierungseinrichtung zum Reduzieren von an der gestrichenen Faserstoffbahn beim Eintritt in die Kammer mitgeführten Schleppluft umfassen.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Trocknervorrichtung ferner eine Luftumwälzeinrichtung zum Umwälzen von Luft in der Kammer umfasst. Hierdurch kann dafür gesorgt werden, dass überall in der Kammer im Wesentlichen dieselbe relative Luftfeuchtigkeit vorliegt.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung einer gestrichenen Faserstoffbahn umfassend eine zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Trocknervorrichtung.
-
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Strichs auf einer Faserstoffbahn, wie Papierbahn, umfassend die Schritte: Durchführen der gestrichenen Faserstoffbahn durch eine beheizte Kammer zur Immobilisierung des Strichs und Regeln der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer mittels einer Regelungseinrichtung. Dabei gelten die zuvor beschriebenen, vorteilhaften Wirkungsangaben der erfindungsgemäßen Trocknervorrichtung genauso für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
-
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner wenigstens einen der folgenden Schritte: Regeln eines Volumenstroms an Frischluft einer Frischluftzufuhr in die Kammer; Regeln eines Volumenstroms an Abluft einer Abluftabfuhr aus der Kammer; und Bestimmung von Feuchtigkeit, insbesondere der relativen Luftfeuchtigkeit, in der Abluft der Kammer.
-
Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch den Schritt umfassen: gezieltes Erhöhen der Luftfeuchtigkeit in der Kammer mittels einer Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung.
-
Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trocknervorrichtung 10. Die Trocknervorrichtung 10 dient dazu, eine gestrichene Faserstoffbahn FB zu trocknen. Genauer gesagt dient die Trocknervorrichtung 10 dazu, den Strich auf der Oberseite der Faserstoffbahn FB zu immobilisieren. Hierzu wird die Faserstoffbahn FB in 1 von links nach rechts durch eine beheizte Kammer 12 geführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kammer 12 an ihrer unteren Seite geöffnet und die Faserstoffbahn FB wird mit dem zu trocknenden Strich nach oben an der offenen Unterseite der Kammer 12 vorbeigeführt, so dass der Strich zum Inneren der Kammer 12 weist. Dabei verschließt die Faserstoffbahn FB die Kammer 12 quasi nach unten.
-
Um zu vermeiden, dass unkontrolliert Luft von außen in die Kammer eindringen kann, insbesondere Schleppluft, die der gestrichenen Oberfläche der Faserstoffbahn anhaftet, weist die Trocknervorrichtung 10 vorzugsweise eine Schleppluftreduzierungseinrichtung 13 auf.
-
Die Trocknung des Strichs erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel kontaktlos mittels Heißluft. Hierzu wird Luft in einem Brennerraum 14 erhitzt, bevor sie der Kammer 12 über eine Frischluftzufuhr 16 zugeführt wird. Gleichzeitig wird über eine Abluftabfuhr 18 kontrolliert Abluft AL aus der Kammer 12 abgeführt, so dass es zu keinem unerwünschten Druckanstieg in der Kammer 12 kommt. Die Frischluftzufuhr 16 und die Abluftabfuhr 18 sind dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass es in der Kammer 12 zu einer Luftströmung kommt, welcher der Bewegungsrichtung der gestrichenen Faserstoffbahn FB entgegengerichtet ist.
-
Grundsätzlich ist es so, dass durch das Erwärmen der Luft im Brennraum 14 dessen relative Luftfeuchtigkeit merklich absinkt. Beim Trocknen des Strichs gibt die erwärmte Luft einen Teil seiner Wärme an den Strich ab und nimmt dafür Feuchtigkeit aus dem Strich auf. Bisher dachte man, dass es von Vorteil sei, die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 möglichst gering zu halten, um den Strich schnell und effizient trocknen zu können. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass tatsächlich eine verhältnismäßig große relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 für eine effiziente Trocknung des Strichs von Vorteil ist. Um diese zu erzielen, umfasst die erfindungsgemäße Trocknervorrichtung 10 eine Regeleinrichtung, welche ausgebildet ist, die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 zu regeln. Beispielsweise kann die Regeleinrichtung wenigstens ein Sensor 20 zum Bestimmen der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 und eine Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung 22 zum Erhöhen der relativen Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 aufweisen.
-
Vorzugsweise ist der Sensor 20 in oder nahe der Abluftabfuhr 18 positioniert, so dass die relative Luftfeuchtigkeit in der Abluft AL bestimmt werden kann, welche tendenziell die höchste in der Kammer ist.
-
Um eine möglichst gleichmäßig Verteilung der relativen Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur in der Kammer 12 zu erzielen, kann in selbiger wenigstens eine Luftumwälzeinrichtung 24 vorgesehen sein.
-
Die Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung 22 kann über eine hier nicht dargestellte Rechnereinheit, welche ebenfalls Bestandteil der Regelungseinrichtung ist, mit dem Sensor 20 gekoppelt sein, um bei Bedarf gezielt Feuchtigkeit, beispielsweise in Form von Dampf, der Kammer zuführen und so einen vorgegeben Soll-Wert an relativer Luftfeuchtigkeit in der Kammer zu erreichen. Vorzugsweise ist Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung 22 näher an der Frischluftzufuhr 16 als an der Abluftabfuhr 18 positioniert, da dort die relative Luftfeuchtigkeit der Luft tendenziell am niedrigsten in der Kammer 12 ist. Die Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung 22 kann auch direkt in der Frischluftzufuhr 16 angeordnet sein.
-
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Regeleinrichtung ausgebildet ist, sowohl den Volumenstrom der Frischluft FL, beispielsweise mittels eines Frischluftventils 26, als auch den Volumenstrom der Abluft AL, beispielsweise mittels eines Abluftventils 28, direkt zu regeln bzw. steuern. Um den Druck in der Kammer 12 möglichst konstant zu halten, sollten die beiden Volumenströme identisch oder zumindest ähnlich sein. Sofern die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 unter den Soll-Wert absinkt, können die beiden Volumenströme reduziert werden, so dass die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 wieder ansteigt. Dies ist jedoch nur kurzseitig möglich, da ansonsten die Temperatur in der Kammer 12 zu stark absinkt. Umgekehrt können die Volumenströme auch kurzzeitig erhöht werden, wenn die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer über den Soll-Wert ansteigt.
-
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, auf die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer 12 einzuwirken, indem nicht nur Außenluft AL, die relativ trocken ist, in den Brennraum 14 eingeführt wird, sondern indem auch zumindest ein Teil der relativ feuchten Abluft AL in den Brennraum 14 geführt wird. Somit kommt es zu einer Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit in der Frischluft FL. Das Verhältnis von Außenluft AL und Außenluft AUL kann dabei durch weitere steuerbare Ventile 30 und durch steuerbare Pumpen 32 gezielt eingestellt werden.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, die hier jedoch nicht dargestellt ist, ist die Regelvorrichtung ausgebildet, die relative Luftfeuchtigkeit in einem ersten Abschnitt der Kammer 12 und unabhängig davon die relative Luftfeuchtigkeit in einem zweiten Abschnitt der Kammer 12 zu regeln, wobei der erste Abschnitt der Kammer 12 von dem zweiten Abschnitt der Kammer 12 im bestimmungsgemäßen Betrieb durch die Faserstoffbahn FB getrennt wird bzw. ist. In diesem Fall wäre die Kammer 12 also nicht nach unten hin offen, wie in 1, sondern die Faserstoffbahn FB würde tatsächlich durch die Kammer 12 hindurchgeführt. Oberhalb der Faserstoffbahn FB befände sich dann zum Beispiel der erste Abschnitt der Kammer 12, welcher dem zu trocknenden Strich zugewandt sein kann, und unterhalb der Faserstoffbahn FB befände sich der zweite Abschnitt der Kammer 12. Zur unabhängigen Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit in diesen beiden Abschnitten der Kammer 12 könnte zum Bespiel die in 1 dargestellte Trocknervorrichtung 10 sinngemäß doppelt so groß ausgebildet sein, nämlich indem der in 1 gezeigte Teil der Trocknervorrichtung 10 zusätzlich noch an der durch die Faserstoffbahn FB definierten Ebene gespiegelt wird. Aber natürlich sind auch andere Anordnungen denkbar. Durch die unabhängige Regelung in den beiden Abschnitten kann die Strichtrocknung durch die Papierseite ermöglicht werden, bzw. eine Balance der Trocknung zwischen Trocknung durch den Strich und Trocknung durch das Papier, so eingestellt werden, dass eine optimale Qualität erreicht wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Trocknervorrichtung
- 12
- Kammer
- 13
- Schleppluftreduzierungseinrichtung
- 14
- Brennerraum
- 16
- Frischluftzufuhr
- 18
- Abluftabfuhr
- 20
- Sensor
- 22
- Luftfeuchtigkeitserhöhungseinrichtung
- 24
- Luftumwälzeinrichtung
- 26
- Frischluftventil
- 28
- Abluftventil
- 30
- weitere Ventile
- 32
- Pumpen
- AL
- Abluft
- AUL
- Außenluft
- FB
- Faserstoffbahn
- FL
- Frischluft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
