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Die
Erfindung betrifft eine Bahnbehandlungsvorrichtung, insbesondere
einen Kalander, mit mindestens einer Walze, über die eine Bahn geführt ist,
und einer Dampf abgebenden Befeuchtungseinrichtung, wobei die Befeuchtungseinrichtung
in Laufrichtung der Bahn hinter der Walze und auf der gleichen Seite
der Bahn wie die Walze angeordnet ist.
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Eine
derartige Behandlungsvorrichtung ist aus
DE 198 35 989 A1 bekannt.
Die dampfabgebende Befeuchtungseinrichtung dient zum Nachfeuchten der
Bahn im Kalander. Die eigentliche Befeuchtung wird in zwei vorgelagerten
Stufen vorgenommen, nämlich
in einer Befeuchtungseinrichtung, die mit zwei Düsenfeuchtern arbeitet, und
einer Dampfbefeuchtungseinrichtung, die möglichst dicht vor dem ersten
Nip des Kalanders angeordnet ist. Die Befeuchtungseinrichtung soll
dabei so weit vor dem Kalander angeordnet sein, daß die Bahn
etwa 0,8 bis 1 Sekunde benötigt,
um von der Befeuchtungseinrichtung zum Kalander zu gelangen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel
für eine
Bahn beschrieben. Sie ist jedoch auch bei anderen Bahnen anwendbar,
die im Verlauf ihrer Herstellung oder Bearbeitung mit Feuchtigkeit
beaufschlagt werden müssen.
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Eine
Papierbahn wird im Verlauf ihrer Herstellung in der Regel satiniert,
d.h. durch einen Kalander geleitet, und dort mit erhöhtem Druck
und mit erhöhter
Temperatur beaufschlagt. In vielen Fällen versucht man auch, das
Feuchtigkeitsprofil der Bahn quer zur Laufrichtung zu vergleichmäßigen. Hierzu wird
Feuchtigkeit auf die Bahn aufgetragen und zwar vielfach mit Hilfe
von sogenannten Dampffeuchtern, die Dampf in Richtung auf die Bahn
ausgeben. Die Dampfausgabe kann dabei in Breitenrichtung der Bahn,
d.h. quer zu ihrer Laufrichtung, zonenweise gesteuert werden, so
daß einige
Bereiche der Bahn mehr und andere Bereiche weniger Dampf erhalten. Der
Dampf kondensiert auf der Oberfläche
der Bahn und gibt somit Feuchtigkeit und Wärme an die Bahn ab.
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Die
Befeuchtung einer Bahn mit Hilfe von Dampf hat sich bewährt. Allerdings
treten Probleme auf, wenn die Geschwindigkeit der Bahn über ein
vorbestimmtes Maß hinaus
ansteigt. Auch eine Steigerung der Dampfabgabe verbessert dann die
Befeuchtung der Bahn nicht mehr. Es stellt sich vielmehr heraus,
daß ein
größerer Teil
des Dampfes in die Umgebung entweicht. Man führt dies dar auf zurück, daß bei höheren Geschwindigkeiten
der Dampf nicht mehr in der Lage ist, eine an der Bahn anhaftende Luft-Grenzschicht
mit der nötigen
Wirksamkeit zu durchdringen. Wenn der Dampf auf dieser Luftschicht kondensiert,
ist nicht gewährleistet,
daß er
die Bahn erreicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befeuchtung bei höheren Bahngeschwindigkeiten
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Bahnbehandlungsvorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß die
Befeuchtungseinrichtung ein Gehäuse
aufweist, das mit einem Abstand zur Walze angeordnet ist, wobei
zwischen der Walze und dem Gehäuse
eine Dichtung angeordnet ist, und/oder die Befeuchtungseinrichtung
einen in den Ablaufzwickel zwischen der Walze und der Bahn gerichteten Dampfaustritt
aufweist.
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Mit
dieser Ausgestaltung erreicht man, daß die Bahn kurz nach dem Abheben
von der Walze befeuchtet werden kann. Zu diesem Zeitpunkt hat sich aber
auch bei höheren
Bahngeschwindigkeiten noch keine oder zumindest keine störende Luft-Grenzschicht
an der Oberfläche
der Bahn ausgebildet. Die möglicherweise
noch vor der Walze vorhandene Luft-Grenzschicht ist durch die Auflage
auf der Walze gestört
oder sogar beseitigt worden. Wenn man nun die Bahn in diesem Zustand
bedampft, dann gelangt der Dampf störungsfrei oder mit nur geringen
Störungen
auf die Oberfläche
der Bahn und kann dort kondensieren. Der Dampf wird dazu aus der
Befeuchtungseinrichtung so ausgegeben, daß er auf die Bahn gelangt.
Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß der Dampf direkt auf die Bahn
gerichtet wird, oder dadurch, daß er zur Walze hin gerichtet
wird. Auch Kombinationen dieser Möglichkeiten sind denkbar. Die
gewünschte
Befeuchtung der Bahn, verbunden mit einer Temperaturerhöhung, wird
dadurch zuverlässig
gewährleistet
und zwar auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten.
Die Befeuchtungseinrichtung weist ein Gehäuse auf, das mit einem Abstand zur
Walze angeordnet ist, wobei zwischen der Walze und dem Gehäuse eine
Dichtung angeordnet ist. Man erreicht damit, daß zwischen der Befeuchtungseinrichtung
und der Walze ein Raum entsteht, in dem sich praktisch keine Luft-Grenzschicht
an der Bahn mehr ausbilden kann. Ein Eindringen von Luft in diesen
Raum zwischen Gehäuse
der Befeuchtungseinrichtung und Walze wird durch die Dichtung vermieden.
Auch an den Stirnseiten dieses Raum kann man durch geeignete Maßnahmen
dafür Sorge
tragen, daß ein
Eindringen von Luft verhindert wird. Nach einer gewissen Betriebszeit
kann man davon ausgehen, daß sich
dieser Raum mit Dampf gefüllt
hat, so daß die
Bahn sich einer Dampfatmosphäre
gegenübersieht,
wenn sie von der Walze abhebt. Es kann sich also allenfalls eine
Dampf-Grenzschicht
ausbilden. Diese Grenzschicht bewirkt aber die gewünschte Befeuchtung
der Bahn. Das Gehäuse
ist zweckmäßigerweise
zweiwandig aufgebaut, wobei zwischen einer Innenwand und einer Außenwand
auch Dampf zirkulieren kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich auf
dem Äußeren der
Außenseite
Kondensat niederschlagen kann, das dann auf die Bahn tropfen würde. Alternativ
oder zusätzlich
weist die Befeuchtungseinrichtung einen in den Ablaufzwickel zwischen
der Walze und der Bahn gerichteten Dampfaustritt auf. Man kann mit
Hilfe des Dampfaustritts den Raum zwischen dem Gehäuse und
der Walze schnell und dauerhaft mit Dampf füllen. Auch ein Dampfabtransport
durch die von der Walze ablaufende Bahn führt nicht dazu, daß Luft in
diesen Raum eindringen kann. Der Dampfauftrag auf die Bahn wird verbessert.
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Bevorzugterweise
ist die Dichtung am Gehäuse
befestigt und liegt an der Walze an. Die Walze reibt also an der
Dichtung. Damit werden Spalte zwischen dem Gehäuse und der Walze vermieden. Dementsprechend
ist auch ein Dampfaustritt an diesem Bereich praktisch nicht oder
nur in einem sehr geringen Maße
möglich.
Man konzentriert den Dampf dort, wo man ihn haben möchte, nämlich an
der Oberfläche
der Bahn.
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Vorzugsweise
ist die Dichtung um etwa 90° zu
einer Linie versetzt angeordnet, an der die Bahn von der Walze abhebt.
Wenn man davon ausgeht, daß das
Gehäuse
in Laufrichtung der Bahn eine gewisse Erstreckung aufweist und das
Gehäuse
im übrigen
eine Kastenform aufweist, dann ist die Anordnung der Dichtung etwa
90° von
der Linie entfernt, wo die Bahn die Walze verläßt, eine konstruktiv relativ einfache
Maßnahme,
um eine gute Dichtigkeit zu gewährleisten.
Der bauliche Aufwand wird klein gehalten.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Befeuchtungseinrichtung
in Laufrichtung der Bahn eine Verlängerung aufweist. Damit verlängert man
die Einwirkzeit des Dampfes auf die Bahn. Dies ist insbesondere
bei schnellaufenden Bahnen von Vorteil, um genügend Feuchtigkeit auf die Bahn
zu übertragen.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Verlängerung als
Abdeckung ohne Dampfausgabe ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung
erreicht man zusätzlich, daß die Dampfabgabe
in die Umgebung kleingehalten werden kann. Der Dampf wird zwischen
der Bahn und der Befeuchtungseinrichtung solange festgehalten, bis
er praktisch vollständig
auf der Bahn kondensiert ist.
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Bevorzugterweise
weist die Verlängerung eine
in Laufrichtung der Bahn abnehmende Dicke quer zur Bahn auf. Da
die Verlängerung
hauptsächlich
am Gehäuse
der Befeuchtungseinrichtung abgestützt ist, hält man auf diese Weise die
mechanischen Belastungen klein.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Walze gekühlt ist. Dies führt dazu,
daß auf
der Oberfläche
der Walze verstärkt
Kondensat entsteht, das von dort auf die Bahn übertragen wird. Das Kondensat
hat den Vorteil, daß es
die an der Bahn anhaftende Luftschicht beim Auflaufen auf die Walze
stört.
Darüber
hinaus wird die Bahn durch die Walze gekühlt. Dies führt dazu, daß der Dampf
noch stärker
kondensiert.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Walze als Leitwalze ausgebildet ist. Die
Leitwalze befindet sich vor einem Nip eines Kalanders. Dort ist
die Befeuchtung besonders vorteilhaft.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt:
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die
einzige Figur eine schematische Darstellung einer Befeuchtungseinrichtung
hinter einer Leitwalze.
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Die
Figur zeigt eine als Kalander ausgebildete Behandlungsvorrichtung 1 mit
zwei Walzen 2, 3, die zwischen sich einen Nip 4 bilden,
durch den eine Bahn 5, beispielsweise eine Papierbahn,
geführt
ist. Die Bahn 5 hat eine Laufrichtung 6. Im Nip 4 wird
die Bahn 5 mit erhöhtem
Druck und in der Regel auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagt.
Damit sollen Oberflächeneigenschaften
der Bahn verbessert werden.
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In
Bahnlaufrichtung vor dem Nip 4 ist eine Leitwalze 7 angeordnet, über die
die Bahn 5 geführt wird.
Der Umschlingungswinkel um die Leitwalze ist relativ groß. Im vorliegenden
Fall beträgt
er fast 180°. In
den meisten Fällen
beträgt
der Umschlingungswinkel der Bahn um die Leitwalze 7 aber
mindestens 100°.
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In
Laufrichtung 6 der Bahn 5 hinter der Leitwalze 7 ist
eine Befeuchtungseinrichtung 8 angeordnet und zwar auf
der gleichen Seite der Bahn 5, auf der auch die Leitwalze 7 angeordnet
ist.
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Die
Befeuchtungseinrichtung 8 weist ein Gehäuse 9 auf, das mit
einem gewissen Abstand zur Leitwalze 7 angeordnet ist.
In diesem Abstand ist eine Dichtung 10 angeordnet, die
am Gehäuse 9 befestigt
ist und an der Leitwalze 7 gleitend anliegt. Man kann allerdings
auch einen Spalt zwischen der Dichtung 10 und der Leitwalze 7 vorsehen,
wobei dieser Spalt allerdings möglichst
klein gehalten werden sollte.
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Das
Gehäuse 9 ist
in nicht näher
dargestellter Weise doppelwandig mit einer Außenwand und einer Innenwand
ausgebildet, wobei in den Zwischenraum zwischen der Außenwand
und der Innenwand Dampf zirkuliert und damit die Außenwand
beheizt. Dies verhindert, daß sich
auf der Außenwand
Kondensat niederschlägt,
das auf die Bahn herabtropfen kann.
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Das
Gehäuse
weist an seiner der Bahn 5 zugewandten Unterseite 11 eine
Reihe von Dampfaustrittsöffnungen 12 auf.
Eine weitere Dampfaustrittsöffnung 13 ist
in einen Raum 14 zwischen dem Gehäuse 9 und der Leitwalze 7 ge richtet.
Die Dampfaustrittsöffnung 13 ist
dabei vorzugsweise sogar in den Auslaufzwickel 15 zwischen
der Bahn 5 und der Leitwalze 7 gerichtet, so daß sich die
Bahn 5, genauer gesagt die der Befeuchtungseinrichtung 8 zugewandte Seite
der Bahn beim Abheben von der Leitwalze 7 sofort einer
Dampfatmosphäre
gegenübersieht.
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Die
Dichtung 10 ist etwa 90° versetzt
zu einer Linie 16 angeordnet, an der die Bahn 5 von
der Leitwalze 7 abhebt. Der Raum 14 ist dann sozusagen durch
ein gleichschenkliges Dreieck begrenzt, dessen Basis gekrümmt ist,
weil sie durch die Oberfläche der
Walze 7 gebildet ist. Die Dichtung 10 kann im
wesentlichen radial an die Walze 7 angestellt werden, so daß man die
erforderlichen Anpreßdrücke leicht
aufbringen kann, ohne daß die
Gefahr besteht, daß die Dichtung 10 im
Betrieb durch die Leitwalze 7 beschädigt wird.
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Die
Befeuchtungseinrichtung 8 weist in Laufrichtung 6 der
Bahn 5 eine Verlängerung 17 auf,
die einfach als Abdeckung ohne Dampfausgabe ausgebildet ist. Die
Verlängerung 17 ermöglicht es
dem Dampf, über
eine längere
Zeit auf die Oberfläche
der Bahn 5 einzuwirken. Der Dampf, der durch die Dampfaustrittsöffnungen 12, 13 ausgestoßen wird, kann
damit vollständig
oder zumindest nahezu vollständig
an der Bahn 5 kondensieren. Dies hat den zusätzlichen
Vorteil, daß weniger
Dampf in die Umgebung entweichen kann. Die Verlängerung 17 weist in
Laufrichtung 6 der Bahn 5 eine abnehmende Dicke auf.
Dies hält
die Belastungen an der Verbindung zwischen Verlängerung 17 und Gehäuse 9 klein.
Die Verlängerung 17 besteht
bevorzugterweise aus einem Metall, das unter Umständen über das
Gehäuse 9 beheizt
werden kann, um Kondensatbildung zu vermeiden. Aber auch ein Kunststoff
mit geringer Wärmekapazität und geringer
Wärmeleitfähigkeit
ist möglich.
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Die
Wirkungsweise der Behandlungsvorrichtung ist dabei folgendermaßen:
Wenn
die Bahn 5 auf die Leitwalze 7 aufläuft, dann wird
eine an der Bahn 5 anhaftende Luft-Grenzschicht gestört oder
sogar entfernt. Unter Umständen ist
es hierbei sogar günstig,
wenn die Leitwalze 7 zusätzliche Mittel aufweist, um
eine derartige Grenzschicht zu stören. Derartige Mittel können beispielsweise
Nuten in der Oberfläche
der Leitwalze sein, die beispielsweise schraubenlinienförmig nach
außen verlaufen.
Derartige Maßnahmen
sind im Zusammenhang mit Leitwalzen an sich bekannt. Sie werden verwendet,
um ein seitliches Verlaufen der Bahn 5 auf der Leitwalze 7 zu
verhindern.
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Beim
Abheben von der Leitwalze 7 hat die Bahn 5 also
praktisch keine störende
Luft-Grenzschicht mehr. Diese würde
sich allerdings kurz nach dem Abheben sofort wieder ausbilden und
insbesondere bei höheren
Geschwindigkeiten der Bahn 5 eine beträchtliche Dicke annehmen, die
nicht mehr so leicht von einem Dampfstrahl durchdrungen werden konnte.
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Dieses
Problem wird aber dadurch beseitigt, daß der Raum 14 zwischen
der Leitwalze 7 und der Befeuchtungseinrichtung 8 mit
Dampf gefüllt
ist. Dies ist insbesondere der Dampf, der durch die Dampfaustrittsöffnung 13 ausgestoßen wird.
Es bildet sich also an der Bahn keine Luft-Grenzschicht aus, sondern
die Bahn kommt unmittel bar mit Dampf in Berührung, der aufgrund der niedrigeren
Temperatur der Bahn 5 an der Bahn 5 kondensiert.
Wenn dann durch die weiteren Austrittsöffnungen 12 weiterer Dampf
auf die Bahn 5 gerichtet wird, dann hat sich immer noch
keine Luft-Grenzschicht ausgebildet, so daß auch dieser Dampf von der
Bahn aufgenommen werden kann. Durch die Verlängerung 17 wird die Zeit,
die für
die Kondensation zur Verfügung
steht, verlängert.
Der Raum zwischen der Bahn 5 und der Verlängerung 17 wird
zwar nicht mehr vollständig
mit Dampf gefüllt
sein. Ein Vordringen von Luft durch den Spalt zwischen der Verlängerung 17 und
der Bahn 5 wird aber weitgehend vermieden, weil die Bahn 5 in die
entgegengesetzte Richtung läuft.
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Man
kann die Leitwalze 17 auch kühlen. Die hierzu verwendeten
Mittel sind an sich bekannt und daher nicht näher dargestellt. Die Kühlung der
Leitwalze 17 kann beispielsweise durch Zufuhr von Kühlwasser
erfolgen. Die Kühlung
hat mehrere Effekte. Zum einen kann auf der Oberfläche der
Leitwalze 7 verstärkt
Kondensat entstehen, das von dort auf die Bahn 5 übertragen
wird. Die Bahn 5 trifft beim Auflaufen auf die Leitwalze 7 auf
eine Feuchtigkeitsschicht, die unter Umständen die Luft-Grenzschicht
stört. Darüber hinaus
wird die Bahn 5 über
die Leitwalze 7 gekühlt,
so daß der
aus den Öffnungen 12, 13 austretende
Dampf auf der Bahn 5 noch stärker kondensieren kann. Alle
Effekte sind technologisch erwünscht und
ergänzen
einander.
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Selbstverständlich ist
es günstig,
wenn man an den Stirnseiten der Befeuchtungseinrichtung entsprechende
Abdichtungsmöglichkeiten
vorsieht, um einerseits das Eindringen von Luft in den Raum 14 und
in den Spalt zwischen der Bahn 5 und der Befeuchtungseinrichtung 8 zu
verhindern und andererseits dafür
Sorge zu tragen, daß nicht
allzu viel Dampf in die Umgebung entweichen kann.