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Zum Trocknen von Materialbahnen, beispielsweise von laufenden Bändern
aus Papier, Zellglas, Textilien - und Kunststoffen, unter der Einwirkung gas-oder
dampfförmiger Stoffe sind Hochleistungsdüsentrockner bekannt, mit denen durch kräftiges
einseitiges Aufblasen eines warmen Luftstromes auf die beschichtete oder nasse horizontale
Bahn durch intensive Wärmekonvektion sehr hohe Trocknungsleistungen erreicht werden.
Diese Trockner haben den Nachteil, daß auf der unbeschichteten Bahnseite Stützwalzen
oder ähnliche Vorrichtungen angebracht sein müssen, die leicht verschmutzen und
dadurch die Bahn beschädigen können.
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Weiterhin sind vertikal arbeitende Trockner bekannt, die heute größtenteils
dort Anwendung finden, wo beide Bahnseiten gleichzeitig beschichtet bzw. getrocknet
werden sollen. Um ein Flattern und damit ein Anschlagen der vertikal angeordneten
Bahn an die Kanalwände zu vermeiden, arbeiten diese Vertikaltrockner mit sehr weiten
Kanälen und niedrigen Luftgeschwindigkeiten, so daß ihre spezifischen Trocknungsleistungen
entsprechend gering sind.
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Man hat auch schon für horizontal geführte Materialbahnen sogenannte
Schwebetrockner verwendet, die die Vorteile der Hochleistungsdüsentrockner - hohe
spezifische Trockenleistung - und die der Vertikaltrockner - gleichzeitige Behandlung
beider Bahnseiten - vereinigen sollen. Die Schwebetrockner halten die ein- oder
beidseitig beschichtete oder feuchte Bahn durch eine bestimmte Anordnung und Ausführung
von Düsen in einem bestimmten Schwebezustand. Mechanische Führungsteile werden hierbei
im allgemeinen nicht verwendet, zumindest dann nicht, wenn die Luftgeschwindigkeiten
in unmittelbarer Nähe der Bahn relativ klein sind. Bei kleinen Luftgeschwindigkeiten
sind aber hohe Beaufschlagungsintensitäten nicht erreichbar. Auch sind bei Anwendung
kleiner Luftgeschwindigkeiten häufig lange Trockneraggregate erforderlich, was aufwendig
und kostspielig ist. Die bekannten Systeme weisen außerdem meist sehr kompliziert
gestaltete Luftdüsen auf. Die Vorteile der intensiven Wärmekonvektion werden somit
durch diese Nachteile zum großen Teil wiederaufgehoben.
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Es ist eine Vorrichtung zum Trocknen von frei schwebend geführtem,
in einer Ebene laufendem bahnförmigem Gut mittels eines gasförmigen Behandlungsmittels
bekannt, bei der beiderseits der Warenbahn in Querrichtung zu dieser mit Einzelblasdüsen
versehene Kanäle angeordnet sind und wobei jeweils ober- und unterhalb der Bahn
befindliche Kanäle in der gleichen Querrichtung zur Bahn liegen. Die Düsenöffnungen
eines Kanals sind dabei abwechselnd entgegen und in der Warenlaufrichtung schräg
auf die zu trocknende Warenbahn gerichtet, wobei die Düsen benachbarter Kanäle sowohl
auf der gleichen als auch auf der gegenüberliegenden Warenseite auf Lücke stehen.
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Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungsfreien
Halten einer schwebend durch den Zwischenraum zwischen mit Düsen versehenen Blaskästen
geführten Gutbahn bekannt, wobei die Blasluft aus Düsenreihen in Form von sogenannten
Hohlstrahlen mit parallel oder schräg einwärts zum Düsenkasten gerichteten Randstrahlen
gegen die Gutbahn geblasen wird.
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Die genannten Vorrichtungen besitzen den Nachteil, daß mit ihnen kein
stabiler Tragbereich zu erzielen ist, d.h. daß die Tragwirkung, bezogen auf den
Abstand der Bahn von den Düsenmündungen, sehr unterschiedlich ist. Ein Mangel der
Vorrichtungen liegt insbesondere auch darin, daß die Tragwirkung bei Annäherung
der Bahn an die Düsenmündungen stark abfällt, was bedeutet, daß in einem verhältnismäßig
großen Abstand zwischen Düsenmündungen und Bahn gearbeitet werden muß. Bei einem
großen Abstand zwischen Bahn und Düsenmündungen sind jedoch erhebliche Luftmengen
erforderlich, was wiederum besonders starke und aufwendige Lufterzeugungsaggregate
bedingt. Für eine schnelle und wirtschaftliche Behandlung, insbesondere für Trocknungsvorgänge,
ist jedoch ein verhältismäßig geringer Abstand der Düsenmündungen zur Bahn erwünscht.
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Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Behandeln, insbesondere Trocknen, von frei schwebend geführtem bandförmigem
Gut zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht
aufweisen und wobei insbesondere auch bei geringem Abstand zwischen Bahn und Düsenmündungen
ein stabiler und wirksamer Tragbereich erzielt werden kann.
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Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren unter
Beaufschlagung der Gutbahn mit einem strahlenförmig zugeführten gasförmigen Behandlungsmittel,
das nach der Beaufschlagung der Gutbahn durch die sich in unmittelbarer Nachbarschaft
der Zuströmräume befindenden Abströmräume abgeleitet wird, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Behandlungsmittel in paarweise konvergierend geführten Strahlen unter
Verhinderung des Abströmens innerhalb des Tragbereiches gegen die Gutbahn gepreßt
wird.
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»Strahl« soll hier und im nachfolgenden einen unter Druck aus einem
schlitzförmigen Düsenspalt austretenden dreidimensionalen Gas- oder Dampfstrahl
bezeichnen. Der Strahl wird geformt durch die geometrischen Abmessungen des Spaltes.
Insbesondere ist die Breite des austretenden Strahles identisch mit der Breite des
Spaltes, die ihrerseits im allgemeinen um ein Vielfaches größer ist als die senkrecht
zu ihr gemessene Spaltweite.
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»Strahlenpaar« bedeutet hier und im nachfolgenden ein Paar zweier
Strahlen, die aus zwei der obengenannten schlitzförmigen und miteinander durch mindestens
eine feste Wand verbundenen Spalte austreten. Durch diese Art der Zuführung des
Gases oder des Dampfes bilden sich unmittelbar in der Nähe der Oberfläche der Materialbahn,
die einer geradlinigen Fortbewegung der Gas- bzw. Dampfstrahlen im Wege steht, und
der die konvergierenden Düsenöffnungen verbindenden festen Wand gegensinnig gerichtete
zylindrische Wirbelpaare aus, die entsprechend der Breite der Spalte vorzugsweise
linear gestreekt sind und die sich gegenseitig weitgehend oder ganz lokalisieren.
Hierdurch werden stabile Druckzonen aufgebaut, die eine sehr gute und stabile Tragwirkung
auf die Materialbahn ausüben. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit am Wirbelumfang
werden sowohl die Tragwirkung des Wirbels als auch die Beaufschlagungsgeschwindigkeit
der Bahn weiter gesteigert. Die Tragwirkung kann bei gegebenem Düsendruck auch durch
geeignete Wahl des Abstandes der Düsenspalte von der Bahn wesentlich beeinflußt
werden.
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Die Materialbahn wird von dem Gas oder Dampf bevorzugt beidseitig
beaufschlagt, also bei horizontaler
Führung von oben und unten
und bei vertikaler Führung von rechts und links. In manchen Fällen genügt aber auch
schon eine einseitige Beaufschlagung der Bahn. Beispielsweise kann man bei horizontaler
Führung und relativ niedrigen Düsenaustrittsgeschwindigkeiten des Gases oder des
Dampfes auf eine Beaufschlagung der Bahn von oben her verzichten und wird diese
nur dann durchführen, wenn sie aus Gründen einer beidseitigen chemischen oder physikalisch-chemischen
Behandlung der Bahn erforderlich ist. So ist es unter anderem auch möglich, das
Gas oder den Dampf von unten her nach der erfindungsgemäßen Methode und von oben
her nach einer der bekannten Methoden, beispielsweise durch bekannte Schlitz- oder
Lochdüsen, zuzuführen.
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Es ist bevorzugt, daß das Gas oder der Dampf und somit die Tragwirbel
- durch geeignete Anordnung der schlitzförmigen Austrittsöffnungen - so gegen die
Materialbahn gepreßt wird, daß die Strahlen in ihrer Breite rechtwinklig oder nahezu
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Materialbahn verlaufen und sich über die
gesamte Breite der Bahn erstrecken. Jedoch ist dieses nicht unbedingt erforderlich.
So können die Tragwirbel prinzipiell auch schiefwinklig oder sogar parallel zu der
Bewegungsrichtung der Bahn laufen. Ferner können die Austrittsöffnungen und somit
die Tragwirbel in ihrer Breite ein- oder mehrfach unterbrochen sein.
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Man kann die Richtung des aus den Austrittsöffnungen austretenden
Gas- oder Dampfstrahles durch mechanische Hindernisse, beispielsweise Strömungskörper
9, beeinflussen. Auch kann man, falls gewünscht, eine zusätzliche Ablenkung des
Strahles aus einer vorgegebenen Richtung durch Absaugen seiner Grenzschichten nach
Verlassen der Austrittsöffnungen bewirken. Weiterhin können sich in den Abströmkanälen
Leitkörper befinden, die günstige Abströmverhältnisse schaffen. In bevorzugter Ausführung
der Vorrichtung werden die Abströmkanäle seitlich durch Düsenpaare begrenzt.
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Um ein Abgleiten der Tragwirbel an den seitlichen Enden der Materialbahn
und eine dadurch bedingte Verminderung der Tragwirkung zu verhindern, ist es oft
zweckmäßig, dem Gas oder dem Dampf an den seitlichen Begrenzungen seiner Austrittsöffnungen
eine zusätzliche Führung zu geben. Diese Führung kann mechanischer Art sein und
beispielsweise durch Flankensperren bewirkt werden. Sie kann aber auch auf aerodynamischem
Wege erfolgen, etwa in der Weise, daß man auch an den Verbindungslinien der genannten
seitlichen Begrenzungen Gas oder Dampf austreten läßt.
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Die Richtungen, aus denen die zueinander gehörenden Strahlen der einzelnen
Strahlenpaare gegen die Bahn gepreßt werden, können in weiten Grenzen schwanken.
Die Strahlen können gleiche, aber auch verschiedene Winkel a bzw. /3 (vgl. F i g.
1) mit der Bahnnormalen N bilden. Die Winkelsumme («+ß) liegt bevorzugt zwischen
30 und 120°. Sehr häufig wird a = ß gewählt. Wesentliches Merkmal der Vorrichtung
ist, daß sich in jedem Fall in Höhe und zwischen den beiden Austrittsöffnungen der
konvergierenden Strahlen feste Wände befinden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet,
daß die konvergierenden Düsenpaare durch im Querschnitt trapezförmige Hohlprofile
2 gebildet werden, deren der Gutbahn zugekehrte Profilrücken 3 die Kammerwände,
deren der Gutbahn abgewandte Profilrücken 4 die Böden der Abströmkanäle und deren
paarweise gegeneinander geneigte lineare Zwischenräume die Düsen 5 für die Zuführung
des gas- oder dampfförmigen Behandlungsmittels darstellen.
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Das Strahlenpaar kann schließlich auch durch einen oder mehrere weitere
Strahlen, die auf den gleichen Bereich der Materialbahn gerichtet sind wie das zugehörige
Strahlenpaar, unterstützt werden. Hierzu wird insbesondere eine Vorrichtung verwendet,
bei der sich innerhalb eines Düsenpaares zwischen den konvergierenden Düsen mindestens
eine Mitteldüse 6 befindet, aus der das Behandlungsmittel senkrecht gegen die Gutbahn
gepreßt wird. So kann beispielsweise ein Strahlenpaar, das gleiche Winkel (a = ß)
mit der Bahnnormalen bildet, durch einen dritten Strahl unterstützt werden, der
senkrecht gegen die Bahn gerichtet ist. Hierbei werden die beiden Wirbel des symmetrischen
Strahlenpaares durch das Gaspolster, das sich beim senkrechten Aufprall des dritten
Strahles auf die Materialbahn ausbildet, überlagert. Bei einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung werden die Mündungen eines konvergierenden Düsenpaares von mindestens
einem Umströmungskörper 9 und den Seitenwänden der Abströmkanäle gebildet.
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Die Unterstützung des Strahlenpaares durch mehr als einen senkrecht
auf die Bahn auftreffenden Strahl wird erreicht, indem man die Verbindungslinie
der Strahlaustrittsöffnungen der Strahlenpaare zwei- oder mehrfach unterbricht.
Hierzu ist eine Vorrichtung geeignet, bei der zwischen den genannten Austrittsöffnungen
des Strahlenpaares zwei oder mehrere Umströmungskörper angeordnet sind, die sich
nicht berühren, sondern zwischen denen sich Durchlaßöffnungen für das Gas oder den
Dampf befinden. Der durch die Materialbahn abgelenkte Gas- bzw. Dampfstrahl wird
zweckmäßig durch geeignete Anordnungen in eine Richtung gelenkt, die quer und vorteilhaft
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Materialbandes steht. Hierdurch wird eine
zusätzliche Querkraft auf dieses ausgeübt, die einer Faltenbildung des Bandes entgegenwirkt.
Das die Abströmkanäle verlassende Gas wird zweckmäßig ganz oder teilweise im Kreislauf
geführt, also erneut komprimiert und durch die Düsen gegen die Materialbahn gepreßt.
Bei dieser Kreislaufführung kann das Gas gegebenenfalls durch eine Regenerationszone
geführt werden.
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Die Geschwindigkeiten, mit denen das Gas bzw. der Dampf die Materialbahn
beaufschlagt, schwanken je nach dem verfolgten Zweck sowie je nach Art und Geschwindigkeit
der Materialbahn und je nach den Dimensionierungen der Austrittsöffnungen für das
Gas oder den Dampf in weiten Grenzen, vorzugsweise zwischen 0,5 und 80 m/sec. Erfahrungsgemäß
ist es zweckmäßig, die Spaltweiten zwischen 0,5 und 2 mm zu halten. Hierfür ergeben
sich bevorzugte Austrittsgeschwindigkeiten zwischen etwa 5 und 50 m/sec.
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Die Spalt- und somit Strahlbreiten sind aus Wirtschaftlichkeitsgründen
zweckmäßig gleich oder nahezu gleich der Breite des Materialbandes. Es kann aber
auch ein Band sicher in einer Vorrichtung geführt werden, wenn die Strahlbreite
größer als die Bandbreite ist.
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Es hat sich gezeigt, daß man durch Variation der Beaufschlagungsgeschwindigkeit
und/oder des Abstandes der Austrittsöffnungen für das Gas oder den
Dampf
das Verhalten der Bahn beeinflussen und somit im gewünschten Sinne steuern kann.
So lassen sich sehr ruhig liegende Bahnen erreichen, wenn die Beaufschlagungsgeschwindigkeiten
bei Spaltweiten von etwa 1 bis 2 mm zwischen 10 und 15 m/sec liegen und die Strahlenpaare
in gegenseitigen Abständen von 100 bis 140 mm, besonders etwa 120 mm, aufeinanderfolgen.
In diesem Falle kann eine besonders schonende Behandlung der Materialbahn erfolgen.
Ist dagegen eine sehr intensive Behandlung der Bahn erwünscht, so ist es zweckmäßig,
bei den oben angegebenen Spaltweiten Beaufschlagungsgeschwindigkeiten zwischen 15
und 50 m/sec zu wählen und die Abstände der Austrittsöffnungen gegenüber der Bahn
so einzustellen, daß eine optimale Beaufschlagungsintensität erzielt wird.
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Die Entfernungen zwischen den Kammerwänden bzw. den Spaltöffnungen
für das Gas oder den Dampf von der Bahnmittellinie liegen im allgemeinen zwischen
einigen Millimetern und einigen Zentimetern. Besonders ruhig liegende Bahnen erhält
man bei Abständen der Spaltöffnungen von der Bahnmittellinie, die wenige Millimeter,
beispielsweise 2 bis 5 mm, betragen, insebsondere dann, wenn die Beaufschlagungsgeschwindigkeiten
hoch sind, also beispielsweise Werte zwischen 40 und 50 m/sec haben. Jedoch kann
man bei den paarweise zueinander geneigten Düsenöffnungen auch dann eine sehr ruhige
stabile Bahnführung erhalten, wenn die Bahnwenig oberhalb des geometrischen Schnittpunktes
der Strahlmittellinien geführt wird. Wesentlich hierbei ist, daß Gasgeschwindigkeit
und Neigungsgrad der Düsen in ausreichendem Maße aufeinander abgestimmt sind.
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Es wurde festgestellt, daß bei Beaufschlagungsgeschwindigkeiten oberhalb
15 m/sec - je nach der Materialbeschaffenheit der Bahn, beispielsweise bei etwa
10 #t starken Kunststoffbahnen - und bestimmten goemetrischen Anordnungen der Düsenpaare
in erwünschter Weise mehr oder weniger hochfrequente Eigenschwingungen der Bahn
auftreten können. Dieser Vibriereffekt intensiviert in hohem Maße den Stoff- bzw.
Wärmeaustausch zwischen dem gas- bzw. dampfförmigen Behandlungsmedium und dem Bahnmaterial.
Der Vibriereffekt bewirkt also häufig eine sehr wesentliche Leistungssteigerung
der gewünschten Behandlung. Prinzipiell ist es nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
und mit der Vorrichtung auch möglich, die Bewegungsrichtung der Bahn um einen bestimmten
Winkel zu ändern. In diesem Falle muß die Austrittsgeschwindigkeit bzw. die spezifische
Beaufschlagungsmenge des Gases oder des Dampfes an der Umlenkstelle entsprechend
erhöht werden.
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Unter bandförmigem Material, das erfindungsgemäß behandelt werden
kann, sind beispielsweise Papier, Zellglas, Textilien und Kunststoffe zu verstehen.
»Behandlung« bedeutet jede Einwirkung eines unter Druck stehenden Gases oder Dampfes
auf die Materialbahn, wobei physikalische oder chemische Vorgänge durchgeführt werden.
Beispielwesise kann man ein bandförmiges bewegtes Gut, etwa eine Folienbahn, mit
Heißluft aufheizen oder die Polymerisation einer auf der Bahn aufgetragenen Schicht
monomerer Verbindungen durch Einwirkung von Heißluft fördern. Die durch Gaskonvektion
herangeführte Wärme kann gegebenenfalls durch Wärmestrahlung unterstützt werden.
Besonders geeignet ist das Verfahren, um feuchtes, bandförmiges Material zu trocknen,
beispielsweise durch Zuführung eines trockenen Luftstromes.
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Die Auswahl des Gases oder Dampfes richtet sich nach dem jeweils verfolgten
Zweck. In den meisten Fällen verwendet man Luft. In manchen Fällen werden aber auch
Wasserdampf, Wasserdampf-Luft-Gemische oder andere Gase und/oder Dämpfe, beispielsweise
Stickstoff oder Kohlendioxyd, eingesetzt. Durch die Behandlung wird erreicht, daß
die Materialbahn sowohl beim horizontalen als auch beim vertikalen Durchgang durch
die Behandlungszone frei schwebend so geführt wird, daß das Gas mit wesentlich höheren
Geschwindigkeiten auf die Materialbahn auftreffen kann als bei ähnlichen bekannten
Verfahren. »Frei schwebende Führung« soll bedeuten, daß die Bahn innerhalb der Behandlungszone
ohne sonstige mechanische Hilfsmittel allein durch das gas- oder dampfförmige Behandlungsmittel
geführt wird, also insbesondere auch mit den Wänden der Behandlungszone nicht in
Berührung kommt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist also insgeasmt gesehen so
ausgelegt, daß sich zwischen den Mündungen paarweise angeordneter schlitzförmiger
Düsen feste Wände und in unmittelbarer Umgebung der Düsenpaare Abströmkanäle befinden.
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Im nachfolgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens
im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 7, die in schematischer Darstellung zweckmäßige
Vorrichtungselemente zeigen, beschrieben, wobei jedoch keine Beschränkung auf die
gezeigten Beispiele besteht.
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F i g. 1 zeigt den Querschnitt durch einige unterhalb der horizontal
verlaufenden Materialbahn konvergierend angeordnete Düsenelemente. Sie erläutert
gleichzeitig einige auch bei anderen Ausführungsformen wiederkehrende geometrische
Größen; F i g. 2 zeigt eine Variante der Düsenelemente nach F i g. 1 mit zusätzlicher
senkrechter Beaufschlagung der Bahn durch eine Mitteldüse; F i g. 3 zeigt einen
Querschnitt durch einen unterhalb der horizontal verlaufenden Materialbahn angeordneten
Düsenausschnitt, bei dem die Düsenpaare durch Umströmungskörper und Profile gebildet
werden; F i g. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Düsenausschnittes nach
F i g. 1; F i g. 5 zeigt den Querschnitt durch einen geschlossenen Düsenkasten;
F i g. 6 zeigt den Schnitt C-D durch den Düsenkasten nach F i g. 5; F i g. 7 zeigt
den Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit mehreren Düsenkästen.
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In F i g. 1 befinden sich gegenüber der Materialbahn 1 im Querschnitt
trapezförmige, an ihren breiten Enden offene Profile 2, die der Materialbahn 1 wechselweise
mit der offenen und der geschlossenen Seite zugekehrt sind. Die der Bahn 1 zugekehrten
Profilrücken 3 bilden die Wand der Behandlungszone, die von der Bahn 1 nicht berührt
werden soll. Die von der Bahn abgewandten Profilrücken bilden die Böden der Abströmkanäle
4 für das Gas. Die engen linearen Zwischenräume zwischen den einzelnen Profilen
stellen die Düsen 5 für die Zuführung das Gases dar. Die Düsenachsen bilden paarweise
miteinander gleiche Winkel (a = ß) mit der durch ihren geometrischen Schnittpunkt
führenden Normalen N auf die »neutrale Linie«. Die »neutrale Linie« ist die Mittelachse
durch die Behandlungszone
in Längsrichtung, die im Idealfall mit
der Mitteltlinie der Materialbahn zusammenfällt und daher im nachfolgenden ebenfalls
unter der Bezugsnummer 1 erscheint. t gibt die Düsenteilung, d. h. den Abstand zwischen
zwei Normalen N an. a stellt die halbe Höhe der Behandlungszone, also
den Abstand zwischen dem der Materialbahn 1 zugekehrten Profilrücken 3 und ll.der
neutralen Linie 1 dar. h ist das Lot vom hypothetischen Schnittpunkt der Achsen
zweier Düsen 5 auf den Profilrücken 3, H gibt die Höhe des Profilrückens 3 und gleichzeitig
die Tiefe des Abströmkanals 4 an. B ist die Breite des Profilrückens 3, b der geometrische
Tragquerschnitt, das ist der von den beiden verlängerten Achsen eines Düsenpaares
5 ausgeschnittene Teil der neutralen Linie 1. S bedeutet die Spaltweite der Düsen
an deren Mündung. Die schlitzförmigen Düsenmündungen sind mit 5 a bezeichnet.
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Die gleiche - nicht eingezeichnete - Profilanordnung liegt oberhalb
der neutralen Linie l vor. Hierbei können die Profile 2 zu beiden Seiten der neutralen
Linie l spiegelbildlich angeordnet oder auch gegeneinander um eine halbe Düsenteilung
t/2 versetzt sein. Im letzteren Falle steht jedem Profilrücken 3 auf der einen Seite
der Bahn 1 ein Abströmkanal 4 auf der anderen Seite der Bahn 1 gegenüber. Es hat
sich gezeigt, daß in diesen beiden Grenzfällen und auch in jeder beliebigen Zwischenstellung
eine einwandfreie frei schwebende Führung der Materialbahn und eine gute Tragwirkung
erzielt werden kann. Oftmals ist es jedoch erwünscht, wenn die Düsenmündungen
5a beiderseits der Bahn 1 um die halbe Düsenteilung t/2 versetzt sind, weil
dadurch möglicherweise auftretende Unsymmetrien bzw. Schwankungen der Austrittsgeschwindigkeiten
des Gases oberhalb und unterhalb der Bahn 1 besser ausgeglichen werden und somit
eine bessere Symmetrie der Bahnmittellage bewirkt wird.
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Strömt nun beiderseits der neutralen Linie 1 bei versetzter oder gegenüberliegender
Anordnung der Profile 2 durch die Düsenspalte S ein dampf- oder gasförmiges Medium
- im nachfolgenden einfach »Gas« genannt - mit einer bestimmten Geschwindigkeit
aus, so bilden sich zwischen der Bahn 1, den Profilrücken 3 und ,den quer zur Bahndurchlaufrichtung
stehenden, paarweise angeordneten Düsenmündungen 5 a Tragwirbelpaare
W aus. Diese wirken einem Annähern der Bahn 1 an die Wandungen der Behandlungszone
entgegen, so daß erfindungsgemäß bei waagerechter als auch bei senkrechter Bahnführung
ein berührungsfreier Durchlauf der Bahn 1 erreicht wird. Durch das symmetrische
seitliche Abströmen des Gases in den Abströmkanälen 4 wird eine besonders gute Breithaltewirkung
erreicht, wenn die Abströmquerschnitte in einem ausgewogenen Verhältnis zum Durchsatz
des Gases stehen. Da die abströmende Gasmenge von der Kanalmitte nach außen etwa
linear zunimmt, ist insbesondere eine Erweiterung der Abströmquerschnitte nach außen
hin günstig.
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Die in F i g. 2 dargestellten Vorrichtungselemente entsprechen denen
der F i g. 1. Jedoch enthalten hier die der Materialbahn 1 zugekehrten Profilrücken
3 noch eine zusätzliche Mitteldüse 6, die in der Symmetrieebene des zugehörigen
Düsenpaares 5 liegt. Aus der Mitteldüse 6 tritt das Gas in den Raum aus, der sich
zwischen den beiden Tragwirbeln W des aus den Düsen 5 austretenden Gases und der
Materialbahn 1 befindet, und bildet hierbei ein im wesentlichen wirbelfreies aerodynamisches
Polster P. Zum Unterschied zu F i g.1 erfüllen in diesem Falle die beiden Tragwirbel
W fast ausschließlich die Voraussetzungen für das Tragen der Bahn 1, während die
Mitteldüse 6 im wesentlichen die Funktion einer intensiven Beaufschlagung der Bahn
übernimmt. Dadurch wird eine überlagerung der Tragwirbel W durch das Polster P erreicht.
Hierbei werden die Düsen 5 und 6 aus der gleichen Gasquelle gespeist, stehen also
unter dem gleichen Druck. Die Wirkung dieser Anordnung besteht hauptsächlich in
einer Abflachung der Wellenlinie der Materialbahn bei versetzter Düsenanordnung
und in einer Erhöhung der Beaufschlagungsgeschwindigkeit. Diese Anordnung ist überall
dort besonders angebracht, wo eine möglichst geringe Spannung und eine möglichst
intensive Beaufschlagung der Bahn 1 angestrebt wird. Ein Beispiel hierfür ist das
Aufheizen einer Kunststoffbahn, die bei Einwirkung einer zu hohen Zugspannung leicht
in unerwünschter Weise gereckt würde.
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F i g. 3 zeigt eine sehr einfache Ausführungsform der Düsenelemente.
Hierbei wechseln parabolisch geformte Abströmkanäle 7 und gegen die Materialbahn
1 geöffnete Zuströmkanäle 8 miteinander ab. In der Mitte der Zuströmkanäle 8 befinden
sich Umströmungskörper 9, ,die die Zuströmkanäle 8 in jeweils zwei düsenartige Gaszuführungswege
8 a und 8 b aufteilen. Das Gas wird durch die Zuströmkanäle 8 gepreßt, streicht
an den Umströmungskörpern 9 entlang und wird durch diese in zwei gegeneinander geneigte
Teilströme gespalten, die nach Ablenkung durch die Materialbahn 1 ein Wirbelpaar
W, wie in F i g. 1 und 2 angedeutet, bilden. Die Umströmungskörper 9 sind im allgemeinen
zylinderförmig gestaltet. Falls die Einwirkung eines heißen Gases auf die Materialbahn
erwünscht ist, können die Umströmungskörper 9 beheizt sein, beispielsweise gerippte
Heizrohre darstellen. In diesem Falle kann das Gas unmittelbar vor dem Auftreffen
auf die Materialbahn 1 und vor der Ausbildung der Tragwirbel aufheizt und gegebenenfalls
durch - in F i g. 3 nicht dargestellte - Wärmeaustauschrippen zusätzlich ausgerichtet
werden. In den Abströmkanälen 7 können in diesem Falle außerdem fokussierte IR-Strahler
10 angeordnet sein, die das Erwärmen der Materialbahn 1 durch Wärmekonvektion des
aus den Zuströmkanälen 8 austretenden Gases durch Wärmestrahlung unterstützten.
Hierbei sind die parabelförmigen Abströmkanäle 7 so ausgebildet, daß die Außenmäntel
der IR-Strahler 10 von der Materialbahn 1 weiter entfernt sind, in F i g. 3 also
tiefer liegen als die Außenmäntel der Umströmungskörper 9. Auch bei der Vorrichtung
nach F i g. 3 liegt oberhalb der Bahn 1 die gleiche - nicht eingezeichnete - gegebenenfalls
spiegelbildliche Anordnung der Vorrichtungselemente vor.
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Eine manchmal bevorzugte Abänderung der Vorrichtung nach F i g. 3
besteht darin, daß die Zuströmkanäle 8 nicht nur durch einen Umströmungskörper 9,
sondern durch mehrere nebeneinander angeordnete Umströmungskörper unterteilt werden,
wobei sich zwischen je zwei dieser Umströmungskörper wiederum je eine schmale Gasaustrittsöffnung
befindet. Das oben definierte »Strahlenpaar« tritt in diesem Fall an den beiden
Außenseiten des so gebildeten »Strahlenbündels« zwischen der Seitenwand des Abströmkanals
und dem ,dieser Seitenwand benachharten
Umströmungskörper aus.
Die inneren Strahlen des Bündels, die aus den Zwischenräumen zwischen je zwei Umströmungskörpem
austreten, werden senkrecht gegen die Materialbahn gepreßt und überlagern die Wirbel
des Strahlenpaares durch die oben bereits erwähnte Polsterwirkung.
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F i g. 4 zeigt den Düsenausschnitt nach F i g. 1 in perspektivischer
Ansicht. Damit die Tragwirbel W (in F i g. 4 nicht eingezeichnet) an den Flanken
11
nicht abgleiten und die Tragwirkung nicht beeinträchtigen, laufen die Flanken
11 in Flankensperren 12 aus, die über die Düsenmündungen 5 a hinausragen.
Man kann auf die Flankensperren 12 verzichten und ihre Wirkung auch auf aerodynamischem
Wege erreichen, indem man die zueinander geneigten Düsenmündungen 5a an ihren Enden
durch rechtwinklig zu ihnen angeordnete Querkanäle verbindet und aus diesen ebenfalls
Gas austreten läßt. Dies ist jedoch nur zweckmäßig, wenn eine zusätzliche Seitenführung
der Materialbahn 1 oder eine weitere Breithaltung erreicht werden soll. In der Mitte
der Abströmkanäle 4 befindet sich ein Strömungsteiler 13, der die Aufgabe hat, ein
stabiles und symmetrisches Abströmen des Gases nach beiden Seiten zu bewirken. Auch
dient er zur mechanischen Versteifung der Abströmkanäle 7 oder 4.
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F i g. 5 zeigt eine geschlossene, mit Luft arbeibeitende Einheit von
Düsen - im nachfolgenden Düsenkasten genannt - nach F i g.1 im Querschnitt zur Durehlaufrichtung
der horizontal geführten Bahn 1. Der Motor 14 treibt den Ventilator 15 an, der zu
einem Teil Frischluft durch den Ansaugstutzen 16, zum anderen Teil Kreislaufluft
durch den Umluftkanal 17 ansaugt und diese über den Wärmeaustauscher 18 und durch
die Düse 5 in den Innenraum 19 des Düsenkastens drückt. Die aus den Düsen 5 seitlich
abströmende Luft wird zu einem Teil über den Umluftkanal 17, zu einem anderen Teil
durch die beiden an je einer Seite des Düsenkastens befestigten Seitenholmen 20
weitergeleitet.
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In den Seitenholmen 20 ist der Düsenkasten so aufgehängt, daß es möglich
ist, den oberhalb der Materialbahn 1 angeordneten Teil des Düsenkastens abzuheben
oder abzuschwenken. Hierdurch läßt sich die Materialbahn 1 zu Beginn des Prozesses
ohne Schwierigkeiten in den Düsenkasten einführen. Auch ermöglicht diese Anordnung
einen leichten Zugang zu den Düsen, beispielsweise bei deren Reinigung oder Reparatur.
Natürlich kann zusätzlich auch der unterhalb der Bahn 1 angeordnete Teil des Düsenkastens
abnehmbar ausgeführt sein.
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F i g. 6 zeigt den Düsenkasten nach F i g. 5 im Längsschnitt GD, also
in der Durchlaufrichtung der Materialbahn 1. Die Düsenanordnungen oberhalb und unterhalb
der Bahn 1 sind um t/2 versetzt. Die Bahn 1 wird in der Behandlungszone 21 von beiden
Seiten mit dem Gas annähernd kräftesymmetrisch beaufschlagt und von Düsenpaar zu
Düsenpaar durch die an deren Enden ausgebildeten Tragwirbelpaare frei schwebend
getragen oder geführt.
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F i g. 7 zeigt eine aus mehreren aneinandergereihten Düsenkästen 22
bestehende Anordnung im Längsschnitt zur Durchlaufrichtung der horizontal geführten
Materialbahn 1. Oberhalb und unterhalb der Bahn befindet sich die gleiche Anzahl
von Düsenkästen. Je zwei gegenüberliegende Düsenkästen bilden eine Düsengruppe.
Jeder Düsenkasten enthält mehrere Düsenpaare. Die Bahn 1, die von einer nicht dargestellten
Abwicklung kommt, wird über die Umlenkwalze 23 in die Arbeitslage umgelenkt und
durch eine Antragevorrichtung, beispielsweise durch das Antragewalzenpaar 24, beschichtet.
Die Bahn läuft dann in die Behandlungszone 21 ein und wird von Düsengruppe zu Düsengruppe
mit dem Gas beaufschlagt. Sie verläßt schließlich die Behandlungszone 21, beispielsweise
über die Austritts*lzen 25. Die vertikalen Abstände der einzelnen Düsenkästen 22
von der neutralen Linie 1 sind variabel. Der ge@ strichelt gezeichnete Düsenkasten
22 a bezeichnet die oberste Stellung, die die oberhalb der Bahn 1 angeordneten Düsenkästen
22 einnehmen können, bei= spielsweise beim Einziehen der Materialbahn 1 oder beim
Reinigen der Düsen.
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Durch verschiedene Einstellung der Abstände a der einzelnen Düsenkästen
22 und/oder Einhalten verschiedener Gasgeschwindigkeiten in den einzelnen Kästen
ist es möglich, Art und Intensität der Behandlung der Materialbahn 1 beim Durchgang
durch die Behandlungszone 21 zu modifizieren. Auch ist es möglich, auf beiden oder
auch gegebenenfalls nur auf einer Seite der Bahn verschieden gebaute Düsenkästen
22, beispielsweise solche mit den in F i g.1, 2 und 3 dargestellten Vorrichtungselementen,
miteinander zu kombinieren. So kann beispielsweise in FF' i g. 7 durch die beiden
linken Düsengruppen 22 nach Wahl geeigneter Abstände a und einer geeigneten Beaufschiagungsgeschwindigkeit
zunächst ein milder Trocknungseffekt mit Trockenluft unter Verwendung von Düsenelementen
nach F i g. 1 bewirkt werden. Die beiden mittleren Düsengruppen 22 können
in F i g. 2, dargestellte Düsenelemente enthalten und gegebenenfalls unter Anwendung
anderer Abstände a und einer anderen Beaufschlagungsgeschwindigkeit eine intensive
Trocknung durch reine Konvektion einleiten, die dann durch die beiden rechten Düsengruppen
22 - gegebenenfalls unter nochmaliger Änderung der Abstände a und der Beaufschlagungsgeschwindigkeit
.- unter Verwendung der Vorrichtungselemente nach F i g. 3 durch Wärmestrahlung
unterstützt und beendet werden kann. Die Vorrichtung nach F i g. 7 ist wegen der
durch sie ermöglichten variablen Behandlung der Materialbahn 1 besonders bevorzugt,
insbesondere auch deshalb, weil sie erlaubt, Düsenanordnungen gemäß der Er= findung
mit in bekannter Weise ausgebildeten Düsen, beispielsweise Loch- oder Schlitzdüsen,
zu kombinieren,