DE10359113A1

DE10359113A1 - Breitstreckvorrichtung

Info

Publication number: DE10359113A1
Application number: DE2003159113
Authority: DE
Inventors: Manfred Ueberschär; Werner Becker; Alexander Pompe
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Breitstreckvorrichtung (10) zum Strecken einer Materialbahn (12) quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn (12). Bisher bekannte Breitstreckvorrichtungen arbeiten mit Reibungskräften zwischen einer sich drehenden Breitstreckwalze und der Materialbahn (12). Bei diesen Breitstreckvorrichtungen kann die Materialbahn (12) erst breitgestreckt werden, wenn sie ausreichend genug getrocknet ist, damit ein Kontakt der Materialbahn (12) mit der Breitstreckwalze die Oberfläche der Materialbahn (12) nicht beschädigt. Die Erfindung hat die Aufgabe, eine berührungslose Breitstreckvorrichtung (10) bereitzustellen. Die Breitstreckvorrichtung ist erfindungsgemäß zwischen der Materialbahn (12) und der Breitstreckvorrichtung (10) mit einem Gaspolster (17) versehen und die Materialbahn (12) ist in ihrer Querrichtung gewölbt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Breitstreckvorrichtung zum Strecken einer Materialbahn quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn.

Allgemein sind aus dem Stand der Technik Breitstreckvorrichtungen bekannt, bei denen die Materialbahn über eine Breitstreckwalze geführt wird. Dabei berührt die Materialbahn die sich drehende Breitstreckwalze, wobei quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn wirkende Reibungskräfte zwischen der Breitstreckwalze und der Materialbahn die Materialbahn breitstrecken. Nachteilig bei diesen Breitstreckvorrichtungen ist, dass die Materialbahn erst breitgestreckt werden kann, wenn sie ausreichend genug getrocknet ist, damit ein Kontakt der Materialbahn mit der Breitstreckwalze die Oberfläche der Materialbahn nicht beschädigt. Während der hierzu erforderlichen Trocknungszeit entstehen jedoch häufig schon unerwünschte Falten.

Außerdem sind aus dem Stand der Technik berührungslose Umlenkeinrichtungen bekannt, bei denen die Materialbahn auf einem Gaspolster geführt wird. Die Umlenkeinrichtungen weisen Austrittsöffnungen auf, aus denen ein das Gaspolster bildende Gas austritt. Solche berührungslosen Umlenkeinrichtungen werden beispielsweise in der DE 199 15 120 A1 und in der EP 1 099 656 A2 beschrieben. Diese berührungslosen Umlenkeinrichtungen können jedoch keine Kräfte quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn auf die Materialbahn übertragen, wie sie jedoch zum Breitstrecken der Materialbahn erforderlich sind.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine berührungslose Breitstreckvorrichtung bereitzustellen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Breitstreckvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß zwischen der Materialbahn und der Breitstreckvorrichtung ein Gaspolster vorgesehen ist und die Materialbahn in ihrer Querrichtung gewölbt ist. Da die Materialbahn auf einem Gaspolster geführt wird, kommt sie nicht mehr mit der Breitstreckvorrichtung in Kontakt. Sie kann deshalb schon im feuchten Zustand breitgestreckt werden. Dadurch wird die Durchlaufzeit verkürzt und eine unerwünschte Faltenbildung vor dem Breitstrecken vermieden. Durch die Wölbung der Materialbahn wirken auf die Materialbahn Kräfte, die in einen vertikalen und einen horizontalen Anteil zerlegt werden können. Die horizontalen Anteile wirken quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn, und strecken die Materialbahn somit in Querrichtung, wodurch Längsfalten vermieden werden. Die vertikalen Anteile erhöhen den Bahnzug der Materialbahn 12. Mit der erfindungsgemäßen Breitstreckvorrichtung können Bahnführungen realisiert werden, die ein Streichen beider Seiten der Materialbahn hintereinander ohne Zwischentrocknung ermöglichen. Durch die kontaktlose Breitstreckvorrichtung wird außerdem die Oberfläche der Materialbahn sehr geschont und fallen keine Verschleißteile mehr an. Durch den Entfall der Verschleißteile werden Stillstandszeiten reduziert. Außerdem entfallen an der kontaktlosen Breitstreckvorrichtung Ablagerungen, sodass Betriebsunterbrechungen zum Beseitigen der Ablagerungen ebenfalls entfallen.

Um das Gaspolster zu erzeugen, kann die Breitstreckvorrichtung mit einem Bahnleitelement mit mindestens einer Austrittsöffnung zum Austritt eines Gases ausgerüstet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bahnleitelement mit einer Biegung versehen, die der Wölbung der Materialbahn entspricht. Somit wird durch das gebogene Bahnleitelement die Wölbung der Materialbahn erzeugt, durch die sie breitgestreckt wird.

In einer anderen Ausführungsform weist das Bahnleitelement keine Biegung auf oder es weist eine Biegung auf, die geringer als die Wölbung der Materialbahn ist, wobei das Gaspolster in der Mitte der Materialbahn am dicksten und an ihren Rändern am dünnsten ist. Somit wird die Wölbung der Materialbahn ausschließlich oder zusätzlich durch die Dickenverteilung des Gaspolsters realisiert.

Die Dickenverteilung des Gaspolsters kann durch unterschiedliche Ausströmgeschwindigkeiten entlang der Materialbahn eingestellt werden, wobei die Ausströmgeschwindigkeiten durch die Gasmenge und/oder den Gasdruck eingestellt werden können.

Um die unterschiedlichen Ausströmgeschwindigkeiten entlang der Materialbahn einstellen zu können, kann der Strömungswiderstand so gewählt werden, dass er an den in der Materialbahnmitte angeordneten Austrittsöffnungen geringer ist als an den in den Randbereichen der Materialbahn angeordneten Austrittsöffnungen. Die unterschiedlichen Strömungswiderstände können durch die Größe der Austrittsöffnungen oder durch die Gestaltung der Strömungskanäle bestimmt werden.

Außerdem kann der aufgebrachte Gasdruck an den in der Materialbahnmitte angeordneten Austrittsöffnungen größer sein als der aufgebrachte Gasdruck an den in den Randbereichen der Materialbahn angeordneten Austrittsöffnungen. Somit kann durch den aufgebrachten Gasdruck ebenfalls die Dickenverteilung des Gaspolsters beeinflusst werden.

Sinnvollerweise kann das Bahnleitelement in mehrere Zonen aufgeteilt sein, wobei in jeder Zone ein anderer Gasdruck herrscht. Zweckmäßigerweise kann das Bahnleitelement in mindestens drei Zonen unterteilt sein. Die äußeren Zonen weisen dann den selben Gasdruck auf. Deshalb können die äußeren Zonen mit derselben Gasversorgungsquelle verbunden sein.

Die Druckverteilung kann im Gaspolster bezüglich der Mitte der Materialbahn asymmetrisch sein. Dann kann die Breitstreckvorrichtung auch zur Bahnkantensteuerung eingesetzt werden.

Die Biegung des Bahnleitelements kann bei einer preiswerten Ausführungsform konstant sein. Flexibler ist die erfindungsgemäße Breitstreckvorrichtung jedoch, wenn die Biegung des Bahnleitelements entsprechend den jeweiligen Erfordernissen individuell einstellbar ist.

Die Biegung des Bahnleitelements kann vorteilhafterweise manuell und/oder elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder piezoelektrisch eingestellt werden.

Zweckmäßigerweise weist die Breitstreckvorrichtung Überwachungseinrichtungen zur Überwachung von Falten auf. Sobald Falten erkannt werden, kann dann die Breitstreckvorrichtung entsprechend eingestellt werden.

Damit die Breitstreckvorrichtung zuverlässig arbeiten kann, kann die Einstelleinrichtung zum Einstellen der Biegung des Bahnleitelements von den Überwachungseinrichtungen automatisch angesteuert werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Bahnleitelement um die Längsachse der Breitstreckvorrichtung verschwenkt werden. Durch das Verschwenken des Bahnleitelements kann die Breitstreckvorrichtung an unterschiedliche Anforderungen, wie sie von unterschiedlichen Papiersorten oder Farbsorten herrühren, angepasst werden. Die Breitstreckvorrichtung kann durch das Verschwenken des Bahnleitelements außerdem auch an eine geänderte Bahnführung angepasst werden. Zum Verschwenken des Bahnleitelements kann ein Winkelgetriebe dienen.

Eine von dem gebogenen Bahnleitelement aufgespannte Fläche kann mindestens nahezu parallel zu einem am Bahnleitelement ankommenden Abschnitt der Materialbahn sein. Dann weist ein vom Bahnleitelement weglaufender Abschnitt der Materialbahn eine Wölbung auf, aber nicht der beim Bahnleitelement ankommende Abschnitt der Materialbahn. Diese Positionierung des Bahnleitelements kann gewählt werden, wenn vor der Breitstreckvorrichtung eine Baugruppe liegt, wie beispielsweise ein Vorhangsbeschichter, bei der eine gewölbte Materialbahn nachteilig ist.

Es ist jedoch auch möglich, dass die von dem gebogenen Bahnleitelement aufgespannte Fläche mindestens nahezu parallel zum vom Bahnleitelement weglaufenden Abschnitt der Materialbahn ist. Dann weist der beim Bahnleitelement ankommende Abschnitt der Materialbahn eine Wölbung auf, aber nicht der vom Bahnleitelement weglaufende Abschnitt der Materialbahn. Diese Positionierung des Bahnleitelements kann gewählt werden, wenn nach der Breitstreckvorrichtung eine Baugruppe liegt, wie beispielsweise ein Vorhangsbeschichter, bei der eine gewölbte Materialbahn nachteilig ist.

Die vom gebogenen Bahnleitelement aufgespannte Fläche kann auch so positioniert sein, dass sie einen vom ankommenden und vom weglaufenden Abschnitt der Materialbahn begrenzten Winkelbereich halbiert. Mit dieser Positionierung des Bahnleitelements sind nur geringe Veränderungen der Biegung des Bahnleitelements erforderlich, um die Breitstreckung der Materialbahn zu verändern.

Um die Materialbahnkanten auf einer vorgegebenen Bahn zu halten, kann die Wölbung der Materialbahn symmetrisch sein.

Damit die Materialbahn mit einer bestimmten Temperatur und Feuchtigkeit versehen wird, kann das Gas vorkonditionierte Luft sein.

Vorzugsweise weist das Bahnleitelement einen runden oder viereckigem Querschnitt auf, wobei jedoch auch andere Querschnitte möglich sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Breitstreckvorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht auf eine erste Ausführungsform einer Breitstreckvorrichtung;
2 eine Schnittansicht durch eine zweite Ausführungsform einer Breitstreckvorrichtung;
3 eine schematische Vorderansicht auf eine dritte Ausführungsform einer Breitstreckvorrichtung;
4 eine schematische Vorderansicht auf eine vierte Ausführungsform einer Breitstreckvorrichtung;
5 eine schematische Seitenansicht auf eine erste Positionierung eines Bahnleitelements aus 1;
6 eine schematische Seitenansicht auf eine zweite Positionierung eines Bahnleitelements aus 1;
7 eine schematische Seitenansicht auf eine dritte Positionierung eines Bahnleitelements aus 1.
1 zeigt eine Breitstreckvorrichtung 10 mit einem Bahnleitelement 11, über das eine Materialbahn 12 geführt wird. Das Bahnleitelement 11 ist mit Austrittsöffnungen versehen, aus denen Gasströme 13 austreten, die ein Gaspolster 17 zwischen dem Bahnleitelement 11 und der Materialbahn 12 bilden. Das Bahnleitelement 11 ist gebogen. Die Materialbahn 12 weist eine der Biegung des Bahnleitelements 11 entsprechende Wölbung auf. Durch die Wölbung der Materialbahn 12 wirken auf die Materialbahn 12 Kräfte 14, die in einen vertikalen Anteil 15 und einen horizontalen Anteil 16 aufgeteilt werden können. Die horizontalen Anteile 16 strecken die Materialbahn quer zu ihrer Bewegungsrichtung. Die die Materialbahn 12 breitstreckenden horizontalen Anteile 16 sind am Rand der Materialbahn 12 am größten, so dass die horizontalen Anteile 16 im Randbereich die größte Breitstreckwirkung erzielen, und somit für eine optimale Breitstreckung sorgen. Je größer die Wölbung der Materialbahn 12 ist, umso größer sind auch die die Materialbahn 12 breitstreckenden horizontalen Anteile 16. Die vertikalen Anteile 15 erhöhen den Bahnzug in der Materialbahn 12. Durch das Gaspolster 17 kommt die Materialbahn 12 nicht mit dem Bahnleitelement 11 in Kontakt. Deshalb kann die Materialbahn 12 schon im feuchten Zustand breitgestreckt werden.
2 zeigt eine Breitstreckvorrichtung 20 mit einem Bahnleitelement 21. Das Bahnleitelement 20 weist einen biegbaren Gasverteiler 22 und einen starren Rahmen 23 auf. Der Verteiler 22 kann mit einer Einstelleinrichtung 24 auf eine gewünschte Biegung S eingestellt werden. Das Bahnleitelement 21 kann um eine Achse L verschwenkt werden. Durch das Verschwenken des Bahnleitelements 21 kann die Breitstreckvorrichtung 20 an unterschiedliche Anforderungen, wie sie von unterschiedlichen Papiersorten oder Farbsorten gestellt werden, angepasst werden. Außerdem kann die Breitstreckvorrichtung 20 durch das Verschwenken des Bahnleitelements 21 auch an eine geänderte Bahnführung der Materialbahn angepasst werden.
3 zeigt eine Breitstreckvorrichtung 30, die von einem geraden, nicht gebogenen Bahnleitelement 31 über die Materialbahn 12 geführt wird. Zwischen dem geraden Bahnleitelement 31 und der Materialbahn 12 befindet sich ein Gaspolster 32, das im Bereich der Materialbahnmitte seine größte Dicke und im Randbereich der Materialbahn 12 seine geringste Dicke aufweist. Somit wird die Wölbung der Materialbahn 12 ausschließlich durch die Dickenverteilung des Gaspolsters 32 erreicht. Die Dickenverteilung des Gaspolsters 32 wird durch unterschiedliche Ausströmgeschwindigkeiten entlang der Materialbahn 12 eingestellt. Um die unterschiedlichen Ausströmgeschwindigkeiten einstellen zu können, wird die Größe der Austrittsöffnungen und/oder die Gestaltung der Strömungskanäle entsprechend festgelegt. Außerdem kann durch den aufgebrachten Gasdruck ebenfalls die Druckverteilung des Gaspolsters 32 beeinflusst werden. Zu diesem Zweck können die aufgebrachten Gasdrücke der in der Materialbahnmitte angeordneten hier nicht gezeigten Austrittsöffnungen größer sein als die aufgebrachten Gasdrücke der in den Randbereichen der Materialbahn 12 angeordneten Austrittsöffnungen. Die Ausströmgeschwindigkeiten sind zur Materialbahnmitte symmetrisch, so dass die Materialbahn 12 auf einer ihr vorgegebenen Bahn läuft. Die Ausströmgeschwindigkeiten können jedoch auch asymmetrisch zu Materialbahnmitte sein. Dann dient die Breitstreckvorrichtung 30 auch zur Bahnkantensteuerung.
In einer weiteren Ausführungsform einer Breitstreckvorrichtung 40 weist ein Bahnleitelement 41 Zonen A, B und C auf (siehe 4). Die Zonen A, B und C sind jeweils mit einem anderen Gasdruck beaufschlagt, wobei in den Zonen A und B derselbe Gasdruck herrscht. Auf diese Weise wird eine symmetrische Verteilung der Ausströmgeschwindigkeiten erzielt.
5 zeigt das Bahnleitelement 11 aus 1 in einer bevorzugten Positionierung. Die von dem gebogenen Bahnleitelement 11 aufgespannte Fläche verläuft parallel zu einem an dem Bahnleitelement 11 ankommenden Abschnitt 50 der Materialbahn 12. Durch diese besondere Positionierung des Bahnleitelements 11 weist ein vom Bahnleitelement 11 weglaufender Abschnitt 51 eine Wölbung auf, jedoch nicht der am Bahnleitelement 11 ankommende Abschnitt 50. Diese Positionierung wird gewählt, wenn vor der Breitstreckvorrichtung 10 (siehe 1) eine Baugruppe angeordnet ist, wie beispielsweise ein hier nicht gezeigter Vorhangsbeschichter, bei der eine gewölbte Materialbahn nachteilig ist.
Eine andere Positionierung des Bahnleitelements 11 zeigt 7. Hier ist die vom gebogenen Bahnleitelement 11 aufgespannte Fläche parallel zum vom Bahnleitelement 11 weglaufenden Abschnitt 51 der Materialbahn 12. Bei dieser Positionierung des Bahnleitelements 11 weist der beim Bahnleitelement 11 ankommende Abschnitt 50 eine Wölbung auf, aber nicht der vom Bahnleitelement 11 weglaufende Abschnitt 51. Diese Positionierung des Bahnleitelements 11 wird gewählt, wenn nach der Breitstreckvorrichtung 10 (siehe 1) eine Baugruppe liegt, wie beispielsweise ein Vorhangsbeschichter, bei der eine gewölbte Materialbahn nachteilig ist.
6 zeigt eine weitere Positionierung des Bahnleitelements 11. Hier ist die vom gebogenen Bahnleitelement 11 aufgespannte Fläche in der Weise positioniert, dass sie einen vom ankommenden Abschnitt 50 und vom weglaufenden Abschnitt 51 begrenzten Winkelbereich halbiert. Durch diese Positionierung des Bahnleitelements 11 kann bereits mittels einer kleinen Veränderung der Biegung des Bahnleitelements 11 die Breitstreckung der Materialbahn 12 verändert werden. Folglich können Einstelleinrichtungen zur Einstellung der Biegung des Bahnleitelements 11 kleiner dimensioniert werden.

Claims

Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) zum Strecken einer Materialbahn (12) quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn (12), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Materialbahn (12) und der Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) ein Gaspolster (17, 32) vorgesehen ist und die Materialbahn (12) in ihrer Querrichtung gewölbt ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) mit mindestens einer Austrittsöffnung zum Austritt eines Gases aufweist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnleitelement (11, 21) eine Biegung aufweist, die der Wölbung der Materialbahn (12) entspricht.
Breitstreckvorrichtung (30, 40) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnleitelement (31, 41) keine Biegung aufweist oder eine Biegung aufweist, die geringer als die Wölbung der Materialbahn (12) ist, wobei das Gaspolster in der Mitte der Materialbahn (12) am dicksten und an ihren Rändern am dünnsten ist.
Breitstreckvorrichtung (30, 40) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand an den in der Materialbahnmitte (12) angeordneten Austrittsöffnungen geringer ist als der Strömungswiderstand der in den Randbereichen der Materialbahn (12) angeordneten Austrittsöffnungen.
Breitstreckvorrichtung (30, 40) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebrachte Gasdruck an den in der Materialbahnmitte angeordneten Austrittsöffnungen größer ist als der aufgebrachte Gasdruck an den in den Randbereichen der Materialbahn (12) angeordneten Austrittsöffnungen.
Breitstreckvorrichtung (30, 40) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverteilung im Gaspolster bezüglich der Mitte der Materialbahn asymmetrisch ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegung des Bahnleitelements (11, 21, 31, 41) konstant oder einstellbar ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegung des Bahnleitelements (11, 21, 31, 41) manuell und/oder elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder piezoelektrisch einstellbar ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Überwachungseinrichtungen zur Überwachung von Falten aufweist
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (24) zum Einstellen der Biegung des Bahnleitelements (11, 21, 31, 41) von den Überwachungseinrichtungen automatisch ansteuerbar ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) um die Längsachse (L) der Breitstreckvorrichtung verschwenkbar ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem gebogenen Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) aufgespannte Fläche mindestens nahezu parallel zu einem am Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) ankommenden Abschnitt (50) der Materialbahn (12) ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem gebogenen Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) aufgespannte Fläche mindestens nahezu parallel zu einem vom Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) weglaufenden Abschnitt (51) der Materialbahn (12) ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem gebogenen Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) aufgespannte Fläche so positioniert ist, dass sie einen vom ankommenden Abschnitt (50) und vom weglaufenden Abschnitt (51) der Materialbahn (12) begrenzten Winkelbereich halbiert.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Materialbahn (12) symmetrisch ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Gaspolsters (17, 32) durch die Gasmenge und/oder den Gasdruck einstellbar ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vorkonditionierte Luft ist.
Breitstreckvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnleitelement (11, 21, 31, 41) einen runden oder viereckigen Querschnitt aufweist.