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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Anmeldung Nummer 61/381,560 , die am 10. September 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Gebiet
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Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich auf Vorrichtungen zum kontaktlosen Führen und Trocknen sich bewegender Bahnen und genauer auf eine verbesserte Bahnhandhabungsanordnung, die insbesondere zum Trocknen von Tissue-Papier mit einer kombinierten Luftschwebe-, Luftflotations- bzw. Luftpolsterabstützung und mechanischen Abstützung auf einem Band geeignet ist.
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Hintergrund
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Bei Papier- und Tissuebahntrocknungsvorgängen ist es häufig wünschenswert, im Anschluss an anfängliche Entwässerungsschritte, die Wasser durch mechanische Mittel aus den Papierfasern entfernen, Wasser durch Verdampfung zu entfernen. Eine typische mechanische Entwässerung wird in einer Langsiebpapiermaschine bzw. Fourdrinier-Maschine oder einer ähnlichen Vorrichtung durchgeführt, in der ein oder mehrere Saugkästen angeordnet sind, um ein Luftvakuum durch ein sich bewegendes Draht- oder Textil- bzw. Gewebeband zu ziehen, während der nasse Papierfaserschlamm in Bezug auf die Saugkästen auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Textil- bzw. Gewebebandes getragen wird. Dieser mechanische Entwässerungsschritt kann typischerweise nicht ausreichend Wasser entfernen, um die Anforderungen an den endgültigen Feuchtigkeitsgehalt des Papier- oder Tissueproduktes zu erfüllen. Typischerweise muss zusätzliche Feuchtigkeit durch Verdampfung in einem oder mehreren Trocknungsschritten entfernt werden.
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Ein konventionelles Verfahren zum Trocknen einer kontinuier-lichen Bahn unbeschichteten oder ungeleimten Papiers, einschließlich Tissue-Papier, verwendet gusseiserne Trocknerzylinder oder größere Konstruktionen, die „fliegender Holländer“ („Flying Dutchman“) oder „Yankee-Trockner“ („Yankee Dryers“) genannt werden und die beide ebenfalls gusseiserne Trommeln sind. Alle diese konventionellen gusseisernen Trommeln sind rotierende Vorrichtungen, wobei die zu trocknende Bahn in Kontakt mit einer erwärmten Oberfläche gebracht wird. Somit wird Wärme direkt zu der Bahn geleitet, aber die feste Oberfläche der Trommel blockiert einen Stoffübergang bzw. Austausch durch Konvektion auf der Seite in Kontakt mit der Trommel. Ein Stoffübergang bzw. Austausch tritt nur auf der Seite gegenüber der Kontaktoberfläche auf. Dies beschränkt effektiv die Trocknungsgeschwindigkeit, die ansonsten erzielt werden könnte, wenn eine Seite nicht durch die Trommeloberfläche vom Stoffübergang bzw. Austausch abgeschirmt würde.
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Es ist Fachleuten bekannt, dass eine kontinuierliche Bahn mit Hilfe von Heißluft-Anpralldüsen, die auf beiden Seiten einer Bahn angeordnet sind, gleichzeitig von beiden Seiten getrocknet werden kann. Wärme- und Stoffübergang kann durch einen Typ von Anpralltrockner zu beiden Seiten der Bahn gebracht werden, der die Bahn unter Verwendung von Schwebedüsen, Flotationsdüsen bzw. Luftpolsterdüsen (flotation nozzles) abstützt bzw. trägt oder „Luftbalken“, wie sie von Fachleuten bezeichnet werden.
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Eine konventionelle Anordnung zur kontaktlosen Abstützung einer Bahn während des Trocknens weist horizontale obere und untere Sätze von Luftbalken auf, zwischen denen sich die Bahn bewegt. Warme Luft, die aus den Luftbalken austritt, trocknet die Bahn und stützt sie ab, während sie sich durch den Trockner bewegt. Die Luftbalkenanordnung befindet sich typischerweise im Inneren eines Trocknergehäuses, das durch einen Abluftventilator, der die Feuchtigkeit oder andere volatile Stoffe abzieht, die von der Bahn als eine Folge des Trocknens zum Beispiel des Wassers, der Beschichtung oder der Farbe darauf abgegeben wird, bei einem leicht subatmosphärischen Druck gehalten werden kann.
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Es wäre wünschenswert, ein Luftschweben, eine Luftflotation bzw. eine Luftpolsterung zu verwenden, um nasse Tissuebahnen bei den hohen Geschwindigkeiten zu transportieren und zu trocknen, die mit der Tissueherstellung in Zusammenhang stehen, wie etwa Tissue-Papier einschließlich Bad- oder Gesichts-Tissue-Papier und Handtuchprodukte. Luftbalkenanordnungen in konventionellen Schwebe- bzw. Flotationstrocknern sind jedoch ausgestaltet, um eine kontinuierliche Bahn unter Spannung ohne Abstützung von einem Band schweben zu lassen. In den meisten Fällen ist Tissue-Papier oder leichtes Papier nicht stark genug, um die Bahnspannung aufrecht zu erhalten, die für eine konventionelle Schwebung, Flotation bzw. Luftpolsterung notwendig ist, und daher ist es wünschenswert, das Band zur Abstützung beizubehalten. Konventionelle Schwebetrockner weisen jedoch unzureichende Bahnhandhabungseigenschaften auf, wenn eine Bahn, wie etwa Tissue-Papier oder leichtes Papier, auf einem Textil- oder Gewebeabstützband getragen wird. Experimente, die in einem Pilottrockner mit einer Bandabstützung durchgeführt wurden, zeigten eine übermäßige Bewegung des Tissue-Papiers auf dem Band, was zu Bahnwellenbildung und lateralem Ballen oder einer Verengung (Verseilung) führt, was zu Bahnbrüchen führt, wenn herkömmliche Luftbalken mit Luftgeschwindigkeiten betrieben würden, die erforderlich sind, um mit Verdampfungsgeschwindigkeiten zu trocknen, die für Tissue- oder Papierproduktionsgeschwindigkeiten erforderlich sind, um kommerziell erfolgreich zu sein. Luftgeschwindigkeiten über 1219,2 m pro Minute (4000 Fuß pro Minute) wären für die Bahnhandhabung problematisch, aber Luftgeschwindigkeiten oberhalb von 3048 m pro Minute (10000 Fuß pro Minute) sind für einen ausreichend hohen Wärme- und Stoffübergang, um die für eine ökonomische Herstellung von Tissue und Papier benötigten Trocknungsgeschwindigkeiten zu unterstützen, am meisten wünschenswert.
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DE 43 38 620 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Beblasen einer fortlaufend transportierten Warenbahn mit Hilfe eines auf die Bahn strömenden Behandlungsgases, das der Bahn aus beiderseits der Warenbahnfläche angeordneten Ausblaslöchern mindestens eines auf Überdruck gehaltenen Blaskastens zuzuführen ist, die ein Krumpfen der Bahn quer zur Transportrichtung in gleicher Weise wie in Transportrichtung zulässt, wenn die Ausblaslöcher einzeln oder gruppenweise mit Injektordüsen abwechselnd den Warenbahnflächen zugeordnet werden.
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EP 0 063 642 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Heißluft-Trocknung von kontinuierlich bewegtem Textilgut, die wenigstens ein das Textilgut transportierendes Tragband sowie Einrichtungen zur Zuführung von Heißluft zum Textilgut enthält. Bei dieser Vorrichtung sind mehrere vom perforierten Tragband nacheinander durchsetzte Trocknungszonen mit unterschiedlicher Luftführung vorgesehen. Hierbei befindet sich in wenigstens einer Trocknungszone die Luftzuführung und die Luftabführung auf derselben Seite des Tragbandes derart, dass die Heißluft in Form einer Konvektionsströmung mit dem in dieser Trocknungszone locker auf dem Tragband aufliegenden Textilgut in Berührung kommt, während in wenigstens einer weiteren Trocknungszone die Luftzuführung oberhalb und die Luftabführung unterhalb des Tragbandes derart vorgesehen ist, dass das Textilgut von der Heißluft durchströmt und auf das Tragband gedrückt wird.
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DE 1 938 529 A beschreibt eine Vorrichtung zum Führen einer laufenden Bahn aus Papier oder dergleichen mittels Luftkissen, wobei die Bahn in schwebendem Zustand berührungsfrei von einer Stelle zur anderen läuft.
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US 5 105 562 A offenbart eine Ventilierungs- und Aufprallluftbalkenanordnung zum schwebenden Halten einer laufenden Bahn, mit einem Direktauftreffluftbalken, um Luft direkt gegen die beschichtete Seite der laufenden Bahn zu leiten, einem Verdünnungsluftbalken, der entlang jeder Seite des Aufprallluftbalkens und parallel dazu angebracht ist. Die Verdünnungsluftbalken haben einen Luftdüsenschlitz, der allgemein parallel zu und entlang der Bahn sowie in einer Richtung weg von dem Direktaufprallluftbalken gerichtet ist. Die Verdünnungsluftbalken haben auch eine Coanda-Ecke, über die die Luft aus dem Schlitz von der Bahn weggeleitet wird. Eine Luftzufuhr ist vorgesehen, um dem Aufprallluftbalken oder den Verdünnungsluftbalken selektiv Luft zuzuführen.
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Zusammenfassung
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Die Probleme des Standes der Technik sind durch die hierin offenbarten Ausführungsformen überwunden worden, die Vorrichtungen und Verfahren bereitstellen, die insbesondere zum Trocknen von Tissue-Papier geeignet sind. In bestimmten Ausführungsformen wird eine nasse Bahn, wie etwa eine Bahn, die eine Tissue-Papier-Herstellungsmaschine verlässt, zu einem Luftschwebetrockner bzw. Luftflotationstrockner (air floatation dryer) mit speziell angeordneten hierin beschriebenen Luftbalken und Anpralldüsen bzw. Auftreffdüsen (impingement nozzles) transportiert, wo die nasse Bahn getrocknet wird, während sie noch zumindest teilweise von einem luftdurchlässigen Band getragen bzw. abgestützt wird. In bestimmten Ausführungsformen weist der speziell angeordnete Luftschwebetrockner eine oder mehrere Luftschwebetrocknereinheiten auf, durch die die nasse Bahn mit Hilfe einer tragenden bzw. abstützenden Endlosschleife oder eines tragenden bzw. abstützenden Endlosbandes von luftdurchlässiger Ausgestaltung transportiert wird.
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Durch Verwendung eines Luftschwebetrocknerabschnitts mit einer Anordnung von Luftbalken, die die Bahn an die Oberfläche des abstützenden bzw. tragenden Bandes drücken, und gegenüberliegenden Anpralldüsen, die die Bahn anschließend von dem Band anheben, indem sie zumindest etwas Luft durch das poröse Band pressen, wird die Stabilität der Tissuebahn auf dem Band aufrecht erhalten, während Luftgeschwindigkeiten geliefert werden, die zum Trocknen mit hoher Kapazität in einer Tissueherstellungsmaschine in der Lage sind. Die Luftbalken und gegenüberliegenden Anpralldüsen sind angeordnet, um in einer wiederholten und abwechselnden Weise die Bahn in Kontakt mit dem Band zu zwingen bzw. zu drücken und dann anschließend die Bahn von der Bandoberfläche anzuheben, während sich die Bahn und das Band durch den Trockner bewegen. Der Luftschwebetrockner stellt aufgrund einer größeren Faseroberflächenverfügbarkeit für warme trockne Luft bei hohen Geschwindigkeiten und eines effizienteren Kontakts trockener Luftmoleküle zum Wegtragen von Feuchtigkeit eine effizientere Trocknung bereit. Darüber hinaus umfassen Vorteile eine Verringerung im Energieverbrauch (pro produzierter Tonne) sowie in den Kapitalkosten und eine Verringerung in der erforderlichen Bauhöhe im Vergleich zu durch Lufttrocknung. Durch Vorsehen einer Endlosschleife zum Transportieren und Tragen bzw. Abstützen der nassen Bahn durch einen Luftschwebetrockner werden Blattbrüche weniger problematisch, was eine größere Maschinenbetriebseffizienz ermöglicht. Die Maschine kann selbsteinfädelnd sein.
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In bestimmten Ausführungsformen wird eine Anordnung von Luftschwebebalken bzw. Luftflotationsbalken in einem Gehäuse offenbart, die eine nasse Bahn mit warmer Luft hoher Geschwindigkeit trocknen können, ohne die Ebenheit und die Nassadhäsion der Bahn an dem Trägerband zu beschädigen und zu stören. Jeder der beabstandeten Luftbalken ist länglich und so angeordnet, dass seine Längsachse quer zu der Längsachse des Trockners verläuft. In bestimmten Ausführungsformen werden Differenzsteuerungen offenbart, die Bahnstabilität und eine gleichförmige Trocknung ermöglichen, wenn sie das Trägerband unter der Bahn ausgleichen, und die eine Beschädigung des Bandes aufgrund übermäßiger Bewegung minimieren oder eliminieren.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische grafische Darstellung einer Luftbalkenanordnung gemäß bestimmten Ausführungsformen,
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Luftbalkenanordnung der 1 gemäß bestimmten Ausführungsformen,
- 3 ist eine andere schematische grafische Darstellung einer Luftbalkenanordnung gemäß bestimmten Ausführungsformen,
- 4 ist eine andere schematische grafische Darstellung einer Luftbalkenanordnung gemäß bestimmten Ausführungsformen,
- 5 ist eine schematische grafische Darstellung eines Trockners gemäß bestimmten Ausführungsformen, und
- 6A und 6B sind eine Ansicht von oben bzw. von unten einer Anpralldüse gemäß bestimmten Ausführungsformen.
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Detaillierte Beschreibung
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Der Papierherstellungsverfahrensaspekt dieser Technologie ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Die initiale nasse Bahn kann unter Verwendung herkömmlicher Ausbildungsverfahren ausgebildet werden, die in der Papierherstellungsindustrie gut bekannt sind. Zum Beispiel kann eine Langsiebpapiermaschine bzw. Fourdrinier-Maschine, eine Zweisiebmaschine, ein Crescent-Former, eine C-Umschlingungs-Maschine, usw. verwendet werden, um eine nasse Bahn auszubilden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die nasse Bahn zunächst entwässert und dann zu einem Luftschwebe- bzw. Luftflotationstrockner transportiert und weiter getrocknet. Der Luftschwebetrockner kann eine oder mehrere Luftschwebeeinheiten aufweisen. Die nasse Bahn wird durch eine Endlosschleife, wie etwa ein Kunststoffträgerband, getragen, während sie durch den Luftschwebetrockner transportiert wird. Ein geeignetes Gewebe ist die Gewebeausgestaltung MacroShape AJ-165 von AstenJohnson mit 76,2035 kg/92,903 m2 (168,0 lbs/1000sqft).
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Geeignete Papierherstellungsfasern umfassen Cellulose- und synthetische Fasern, die bei der Herstellung von Tissuepapier verwendbar sind. Die Fasern können Frischfasern oder Recycling-Fasern sein.
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Die nasse Bahn, wie etwa eine nasse Tissuebahn, wird zu einer Luftschwebetrocknungsvorrichtung transportiert. Es kann jede herkömmliche Weise zum Transport einer nassen Bahn von der Nasspartie einer Papierherstellungsmaschine zur Trockenpartie verwendet werden, einschließlich eines Transportgewebes und eines Saugtransportkastens.
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Die nasse Bahn, die in den Luftschwebetrockner eintritt, wird durch die Luftschwebetrocknungsvorrichtung transportiert, während sie durch eine Endlosschleife getragen bzw. abgestützt wird. Wenn angegeben wird, dass die nasse Tissuebahn abgestützt bzw. getragen wird, ist darauf hinzuweisen, dass die nasse Bahn aufgrund von Luftbewegung in dem Trockner unter Umständen während ihres Transports durch den Luftschwebetrockner nicht jederzeit mit der Endlosschleife in Kontakt ist. Die Temperatur der Luft in der Luftschwebetrocknungsvorrichtung kann in einem Bereich von ungefähr 100 bis 537,778 °C (212 bis 1000 °F) oder höher liegen. Die Endlosschleife oder das Endlosband kann ein Gewebe oder Textil sein, wie etwa ein Gewebe, das aus Polyester oder anderen Polymeren, Kunststoff und Materialien hergestellt ist, die für eine größere Wärmebeständigkeit verbunden sind. Die in dem Luftschwebetrockner verwendete warme Luft kann durch herkömmliche Energiequellen erwärmt werden, wie etwa Dampf, Erdgas, Öl, Propan, Erdwärme, Solarenergie, usw. Der thermische Wirkungsgrad der Luftschwebetrocknungsvorrichtung kann verbessert werden, indem ein Wärmerückgewinnungssystem vorgesehen wird, so dass die hohen Feuchtigkeitswärmewerte der Abluft verwendet werden können, um zum Beispiel die Frischluft zu erwärmen.
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Diese Technologie kann eine oder mehrere Luftschwebeeinheiten aufweisen, einschließlich eine, zwei oder drei derartige Einheiten. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass auf Wunsch andere herkömmliche Trocknereinheiten, wie etwa Stahltrommeln oder ein Yankee-Trockner, verwendet werden können, nachdem die Bahn den Luftschwebetrocknungsvorgang verlässt.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ermöglicht die Anordnung von Luftbalken in dem Luftschwebetrockner die Hochgeschwindigkeitstrocknung der Bahn, ohne die Ebenheit und Nassadhäsion der Bahn an dem Trägerband zu beschädigen oder zu stören. Die Hochgeschwindigkeitsluft ermöglicht eine schnellere Trocknung der gesättigten Bahn als herkömmliche Stahltrommeltechnik, und somit sind kürzere Maschinenlängen und gerade Führungen möglich.
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Nun auf 1 Bezug nehmend, ist dort eine Trocknereinheit 10 mit einem Bahneinlassschlitz und einem Bahnauslassschlitz gezeigt, der von dem Bahneinlassschlitz beabstandet ist. Die Bahn 12 wird in die Trocknereinheit 10 geführt, während sie auf einem Band 12a durch den Einlassschlitz getragen wird. In der gezeigten Ausführungsform weist die Trocknereinheit 10 ein Gehäuse für eine Vielzahl von oberen Luftbalken und unteren Anpralldüsen auf. Die oberen Luftbalken sind in einer Luft empfangenden Verbindung mit einem oberen Luftversorgungskopf 14 montiert und empfangen von diesem erwärmte Luft. Die unteren Luftbalken (Anpralldüsen) sind in einer Luft empfangenden Verbindung mit einem unteren Luftversorgungskopf 15 montiert und empfangen von diesem erwärmte Luft.
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Auch wenn die hierin offenbarten Ausführungsformen nicht auf irgendeine bestimmte Schwebe- bzw. Flotationsdüsenausgestaltung beschränkt sind, ist es bevorzugt, dass angesichts ihrer hohen Wärmeübertragungs- und exzellenten Schwebe- bzw. Flotationseigenschaften Schwebe- bzw. Flotationsdüsen, die den Coanda-Effekt zeigen, wie etwa der HI-FLOAT®-Luftbalken, der kommerziell von Megtec Systems, Inc. erhältlich ist, in der Luftbalkenanordnung über der Bahn verwendet werden. In solchen Coanda-Luftbalken konvergieren Luftströme, die aus jeder der Luftdüsen strömen in Richtung auf das Zentrum des Balkens. Standard-1X HI-FLOAT®-Luftbalken sind geeignet und sind durch einen Abstand zwischen Schlitzen (zwei) von 6,35 cm (2,5 Inch), eine Schlitzbreite von 0,1778 bis 0,1905 cm (0,07 bis 0,075 Inch), normalerweise 0,18415 cm (0,0725 Inch), eine eingerichtete Teilung von 25,4 cm (10 Inch) und einen Bahn-Luftbalken-Abstand von ungefähr 0,3175 bis ungefähr 1,27 cm (ungefähr 1/8 bis ungefähr ½ Inch) gekennzeichnet. In bestimmten Ausführungsformen sind 1X HI-FLOAT®-Luftbalken mit größeren Schlitzbreiten, wie etwa Schlitzbreiten von 0,254 cm (0,1 Inch), bevorzugt, die auf einer Teilung von 12,7 cm (fünf Inch) eingerichtet sind, um mehr Trocknungsleistung zu erhalten.
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Die Luftbalkengröße kann größer oder kleiner sein. Zum Beispiel können Luftbalken mit dem 1/2-, 1,5-, 2- und 4-fachen der Standardgröße verwendet werden. Luftbalken mit der zweifachen Standardgröße sind durch einen Schlitzabstand von 5 Inch und Schlitzbreiten von 0,3556 bis 0,3683 cm (0,140 bis 0,145 Inch) gekennzeichnet (kommerziell als „2X Luftbalken“ von Megtec Systems, Inc. erhältlich). Im Allgemeinen hat der größere Abstand zwischen den Schlitzen ein größeres Luftdruckpolster zwischen dem Luftbalken und der Bahn zur Folge, was eine Vergrößerung des Luftbalkenabstandes erlaubt.
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Die gegenüberliegenden Anpralldüsen können von demselben für die Luftbalken mit begrenzten Luftgeschwindigkeiten beschriebenen Schwebeluftbalken-Typ sein, um Bahnhandhabungsprobleme zu vermeiden. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen enthalten die gegenüberliegenden Anpralldüsenanordnungen auch ein Mittel zur Erzeugung eines direkten Luftanpralls auf die Bahn, wie etwa eine Direktanpralldüse mit einer Vielzahl von Öffnungen, wie etwa ein Lochanordnungsbalken oder Schlitzbalken. Solche Direktanpralldüsen stellen einen größeren Wärmeübergangskoeffizienten für ein gegebenes Luftvolumen und eine gegebene Düsengeschwindigkeit als eine Schwebedüse bereit. Hinsichtlich eines Vergleichs zwischen dem Lochanordnungsbalken und dem Schlitzbalken stellt der erstere einen größeren Wärmeübergangskoeffizienten für ein gegebenes Luftvolumen bei gleichen Düsengeschwindigkeiten bereit. Auch wenn ein maximaler Wärmeübergang offensichtlich ein Ziel jedes Trocknersystems ist, beeinflussen andere Erwägungen, wie etwa Luftvolumen, Düsengeschwindigkeit, Luftleistung, geeignetes Bahnschweben, Trocknergröße, Bahnliniengeschwindigkeit, usw., das Ausmaß, zu dem ein optimaler Wärmeübergang erreicht werden kann, und somit die geeignete Ausgestaltung der Direktanpralldüse. Die Direktanpralldüsen sind bevorzugt unter der Bahn angeordnet (das Band 12a befindet sich zwischen der Anpralldüse und der Bahn).
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Die 1 und 2 zeigen schematisch eine bevorzugte Schwebedüsen-/Direktanpralldüsenanordnung. Die Bahn 12 ist gezeigt, wie sie schwebend zwischen oberen und unteren Schwebedüsen-/Direktanpralldüsenanordnungen getragen wird. Die obere Luftbalkenanordnung enthält eine Vielzahl von beabstandeten länglichen Schwebeluftbalken A, bevorzugt HI-FLOAT®-Coanda-Luftbalken. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Luftbalken A, oder „Luftbalkenteilung“, sollte zwischen ungefähr 12,7 und ungefähr 25,4 cm (ungefähr 5 und ungefähr 10 Inch) betragen, bevorzugt 12,7 cm (5 Inch) für die 1X Luftbalken. Dieser Abstand würde für andere Luftbalkengrößen proportional skalieren, wie etwa einen 2X Luftbalken. In bestimmten Ausführungsformen ist der Endluftbalken oder letzte Luftbalken in der Anordnung ein gedrosselter Luftbalken D zur Steuerung der Luftgeschwindigkeit, die daraus austritt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Direktanpralldüsenlochbalkens H ist in den 1, 2 und 6A und 6B gezeigt. Der längliche Lochbalken H ist in Luft empfangender Verbindung mit einem Kopf 15 installiert. Der Kopf 15 leitet Luft in jeden Lockbalken H, der dann die Luft über eine Vielzahl von Öffnungen abgibt, wie etwa beabstandete kreisförmige Löcher in der oberen Oberfläche des Lockbalkens H.
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In bestimmten Ausführungsformen sind die Lochbalken H von ungefähr 12,7 bis ungefähr 25,4 cm (ungefähr 5 bis ungefähr 10 Inch) voneinander beabstandet (z.B. ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten von jeden zwei Lochbalken H ungefähr 12,7 bis 25,4 cm (ungefähr 5 bis 10 Inch)), wobei 25,5 cm (10 Inch) bevorzugt ist. In bestimmten Ausführungsformen ist jeder Lochbalken H gegenüber zwei Luftbalken angeordnet und ist zwischen den zwei Luftbalken zentriert. In bestimmten Ausführungsformen ist der Raum zwischen Lochbalken mit Abdeck- bzw. Zwischenraumplatten („blank off plates“) BP abgedichtet. Diese erlauben Flexibilität bei der Installation zusätzlicher Lochbalken H an ihrer Stelle, falls es gewünscht ist. Wenn zum Beispiel jede Abdeckplatte BP durch einen Lochbalken H ersetzt wird, ist die resultierende Anordnung eine Vielzahl von Lochbalken H, die an 12,5 cm-Mittelpunkten (5-Inch-Mittelpunkten) angeordnet sind, wie es in 3 gezeigt ist. In ähnlicher Weise könnten die gezeigten Lochbalken H selektiv entfernt und durch Abdeckplatten BP ersetzt werden, um dadurch die Anzahl von Lochbalken H zu verringern oder alle Balken vollständig aus der unteren Anordnung zu entfernen, wie es in 4 gezeigt ist. In bestimmten Ausführungsformen sind die Lochbalken 10,16 cm (4 Inch) breit mit einer Vielzahl von kreisförmigen Löchern, die 0,79375 cm (5/16 Inch) im Durchmesser sind.
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Das spezielle Muster und die spezielle Konfiguration von Öffnungen in der oberen Oberfläche jedes Lochbalkens H ist solange nicht kritisch wie eine relativ gleichförmige Abdeckung der Bahn bereitgestellt wird und der Anprall von Luft nicht unmittelbar über dem Zentrum des Druckpolsters stattfindet, das durch einen gegenüberliegenden Luftbalken erzeugt wird. Eine offene Fläche von ungefähr 1,5 bis ungefähr 4,3%, bevorzugt ungefähr 3%, ist geeignet. Für Fachleute ist ersichtlich, dass die Anzahl von Reihen von Löchern und die Anzahl von Löchern pro Reihe variieren kann, teilweise abhängig von der Größe des Luftbalkens für die Anwendung. Wenn die Öffnungen der Lochbalken von einer unterschiedlichen Konfiguration sind, wie etwa Diamanten, quadratische oder rechteckige Schlitze, haben sie bevorzugt einen äquivalenten Durchmesser von ungefähr 0,508 bis 1,27 cm (ungefähr 0,2 bis 0,5 Inch). In der in 6 gezeigten Ausführungsform gibt es vier Reihen von Löchern 70 in der Längsrichtung, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,79502 cm (0,313 Inch) hat. Die Reihen sind 2,286 cm (0,9 Inch) voneinander beabstandet.
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Die Steuerung des Trocknungsluftdrucks und der Trocknungslufttemperatur wird durchgeführt, indem Trocknungsluft mit einem Gebläse umgewälzt bzw. zirkuliert wird (5), das den Luftbalken und Anpralldüsen erwärmte Luft zuführt (Versorgungsluft), die durch Hindurchbewegung durch eine Erwärmungsluftkammer 31 erwärmt worden ist, die eine geeignete Wärmequelle 32 enthält, wie etwa einen Brenner oder eine andere zuvor erwähnte Einrichtung. Die Temperatur der Luft wird von einem Sensor 33, wie etwa einem Thermoelement, gemessen, und das Signal wird mit einem Temperaturtransmitter 29 einer rückgekoppelten Regelungseinrichtung 34 zugeleitet, die die in die Erwärmungsluftkammer eingebrachte Wärmeenergie steuert, wie etwa eine Servopositioniereinrichtung 28, die mit den Gas- und Verbrennungsluftventilen des Brenners verbunden ist. Versorgungslufttemperaturen liegen typischerweise in einem Bereich von 100 bis 537,778 °C (210 bis 1000 °F), am meisten bevorzugt in dem Bereich von 148,889 bis 315,556 °C (300 bis 600 °F).
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Der Luftdruck und daher die Geschwindigkeit wird zwischen den Luftbalken, die die Bahn in Kontakt mit dem Band zwingen, und den gegenüberliegenden Anpralldüsen, die dazu neigen, die Bahn aus dem Kontakt mit dem Band abzuheben, mit Hilfe von Drosseleinrichtungen bzw. -klappen 46, 47 und/oder einer Gebläsegeschwindigkeitssteuerung ins Gleichgewicht gebracht. Der den Luftbalken zugeleitete Luftdruck ist typischerweise höher als derjenige, der den gegenüberliegenden Anpralldüsen zugeleitet wird, um die erforderliche Luftgeschwindigkeit für die gewünschte Bahnstabilität sowie Trocknungsgeschwindigkeit zu liefern. Die Luftgeschwindigkeit der aus den Luftbalken ausfließenden Luftstrahlen liegt typischerweise in dem Bereich von 3048 bis 6096 m pro Minute (10000 bis 20000 Fuß pro Minute) für typische Bahnmaterialien, wie etwa Handtuchstoff (toweling) und Tissue, und niedrigere Geschwindigkeiten in dem Bereich von 1219,2 bis 3048 m pro Minute (4000 bis 10000 Fuß pro Minute) werden für empfindliche Bahnmaterialien mit geringerer mechanischer Festigkeit verwendet. Die Luftgeschwindigkeit der aus den gegenüberliegenden Anpralldüsen ausfließenden Luftstrahlen liegt typischerweise in dem Bereich von 609,6 bis 2438,4 m pro Minute (2000 bis 8000 Fuß pro Minute). Außerdem ist die Geschwindigkeit der Luft aus den Anpralldüsen so einzustellen, dass sie in dem Bereich von 20 bis 50% der Geschwindigkeit der aus den Luftbalken ausfließenden Luft liegt. Diese Geschwindigkeiten können mit einem Manometer gemessen und durch Fachleuten gut bekannte Luftströmungsberechnungen in eine Geschwindigkeit umgesetzt werden. Die Geschwindigkeit kann mit Hilfe von mechanischen Drosseleinrichtungen bzw. -klappen manuell angepasst und auf den gewünschten Zielwert eingestellt werden, oder die Drosseleinrichtungen bzw. -klappen können durch eine Servopositioniereinrichtung oder einen anderen geeigneten Aktuator betätigt werden. Alternativ können Drucksensoren verwendet werden, um einen skalierten Wert, der den Luftbalken und Anpralldüsen zugeleiteten Druck repräsentiert, an Regeleinrichtungen zu übertragen, die die Drosseleinrichtungen bzw. -klappen automatisch einstellen, um den gewünschten Druck zu erreichen, der die Ziel-Luftgeschwindigkeiten repräsentiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Luftdruck an die Luftbalken durch Wahl eines Geschwindigkeitssollwerts eines Antriebs 45 variabler Frequenz gesteuert, der das Rad des Gebläses 30 dreht, um den Luftbalken durch ein Leitungssystem, das mit dem Luftverteilungskopf (Luftkammer) verbunden ist, der die Luft an die Luftbalken verteilt, den gewünschten Luftdruck zuzuführen. Eine Abzweigungsleitung von dem Auslass des Gebläses 30 ist auch mit einem Luftverteilungskopf verbunden, der den Anpralldüsen Luft zuführt. Der Druck an die Anpralldüsen wird mit Hilfe einer Drosseleinrichtung bzw. -klappe 46, die in dem den Düsenkopf versorgenden Leitungsströmungsweg angeordnet ist, weiter auf die gewünschte Geschwindigkeit verringert (gedrosselt).
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In bestimmten Ausführungsformen misst ein Druckdifferenztransmitter 40 die Differenz zwischen dem Luftbalkendruck und dem Trocknergehäusedruck, gemessen durch den Druckanzeiger 41. Der Drucktransmitter 40 wandelt den Druck in ein elektronisches Signal um, das an der SPS (speicherprogrammierbaren Steuerung) endet. Eine Druck angebende Steuerung 42, die sich in dem SPS-Programm befindet, nimmt auf den Druckeingang Bezug und stellt automatisch den Antrieb 45 variabler Geschwindigkeit ein, um die Geschwindigkeit des Gebläsemotors 46 einzustellen.
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In bestimmten Ausführungsformen wird der Trocknergehäusedruck überwacht und gesteuert. Ein Druckdifferenztransmitter 50 misst die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Trocknergehäusedruck (erfasst durch den Druckanzeiger 51). Der Druck wird in ein elektronisches Signal umgewandelt und an einen analogen SPS-Eingang gesendet, wo er in einem SPS-Programm verwendet wird. Eine Druck angebende Steuerung 52, die sich in dem SPS-Programm befindet, nimmt auf den Druckeingang Bezug und stellt automatisch den Aktuator der Frischluftdrosseleinrichtung bzw. -klappe 54 ein.
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In bestimmten Ausführungsformen misst ein Druckdifferenztransmitter 60 die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Abluftleitungsdruck und wandelt den Druck in ein elektronisches Signal um und sendet das Signal an einen analogen SPS-Eingang, wo es in einem SPS-Programm verwendet wird. Eine Druck angebende Steuerung 61 ist in dem SPS-Programm angeordnet und nimmt auf den Druckeingang Bezug und stellt automatisch einen Antrieb 62 variabler Geschwindigkeit ein. Der Antrieb 62 variabler Geschwindigkeit kann ein Wechselstromantrieb einstellbarer Frequenz sein und verändert die Geschwindigkeit eines Motors 63, der das Abluft- bzw. Entlüftungsgebläse 65 betreibt. Ausgleichsdrosseleinrichtungen bzw. -klappen 56, 57 werden verwendet, um den Druck des oberen und unteren Teils des Trocknergehäuses zu steuern.
