DE19536352A1 - Vorrichtung zum Führen und Behandeln einer durchlaufenden Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung zum Führen und Behandeln einer durchlaufenden MaterialbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungs
freien Führen und Behandeln einer durchlaufenden Mate
rialbahn auf einem Fluidstrompolster mit wenigstens einem
den Fluidstrom erzeugenden Fluidstromelement in Form
eines quer zur Bahnlaufrichtung angeordneten, einen
Fluid-Druckraum enthaltenden Hohlkörpers, an dem wenigs
tens eine Zuführungsöffnung für das Fluid vorgesehen ist
und dessen der Materialbahn zugekehrte Seite wenigstens
eine Düsenöffnung für den Austritt eines Fluidstromes
aufweist und in Bahnlaufrichtung gekrümmt ist, wobei die
Krümmung dem Druckverlust des in Bahnlaufrichtung und
gegen diese strömenden Fluids proportional ist.
Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Die
EP 0 586 784 A1 hat eine solche Vorrichtung zum Gegen
stand. Dabei wird zum einen angestrebt, durch möglichst
kurze, unverzweigte Wege des Fluidstroms vom Erzeuger
zum Wirkungsort den Raumbedarf für die Vorrichtung und
den Energiebedarf für deren Betrieb zu reduzieren. Dies
wird im wesentlichen durch die Verwendung eines Quer
stromgebläses zur Erzeugung des Fluidstromes erreicht,
dessen walzenförmiger Rotor und dessen Ausgangsöffnung
quer zur Bahnlaufrichtung angeordnet sind und sich über
die ganze Bahnbreite erstrecken. Das Querstromgebläse
und eine Düseneinheit bilden jeweils ein segmentartiges
Fluidstromelement, wobei die Gebläseausgangsöffnung und
der Fluid-Druckraum der Düseneinheit eine ungeteilte
räumliche Einheit bilden. So gelangt das von dem Gebläse
geförderte Fluid auf kürzestem unverzweigtem Wege in die
den Fluidstrom führende Düseneinheit.
Zum anderen soll durch gezielte Führung des Fluidstromes
zur Bildung eines die Materialbahn frei tragenden Fluid
polsters und durch Vermeidung grober, unkontrollierbarer
Turbulenzen die Wirkung des Fluidstrompolsters verbessert
werden. Dies soll durch entsprechende Ausgestaltung der
Ausströmöffnungen der Düseneinheit erreicht werden.
In dieser bekennten Vorrichtung wird allerdings dem
Energieabbau in dem Fluidstrom auf seinem Weg unter der
Materialbahn nicht genügend Rechnung getragen, so daß
es, wenngleich auch vermindert, noch zu Ungleichmäßig
keiten im Fluidstrompolster kommt.
In der PS-DD 285 760 ist eine Vorrichtung zum berührungs
freien Abstützen und Umlenken von Materialbahnen offen
bart, die eine Düseneinheit in Form eines im wesentli
chen zylinderförmigen Hohlkörpers mit quer zur Bahnlauf
richtung verlaufender Zylinderachse enthält. Auf dessen
der Materialbahn zugekehrten Seite sind in seiner Wand
quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende Düsenschlitze oder
Reihen von Lochdüsen angeordnet. In diesem Bereich weist
die Mantelfläche der Düseneinheit ausgehend von den
Kanten des Materialbahneinlaufes bzw. -auslaufes bis zu
einer parallel zu ihr angeordneten Reihe von Ausström
öffnungen und weiter von Reihe zu Reihe bis zur Scheitel
linie des Hohlkörpers eine proportional dem Druckverlauf
im Fluidstrom zunehmende Krümmung auf.
Mit einer solchen Vorrichtung soll es möglich sein,
Materialbahnen so zu führen, daß jeder Kontakt mit
festen Oberflächen dieser Vorrichtung zuverlässig ausge
schlossen ist. Sie hat aber noch den Nachteil, daß das
Fluid zwischen glatten Flächen sehr schnell abströmt. Die
relative Einwirkungsdauer des Fluids auf die durchlau
fende Materialbahn ist sehr kurz. Es ist ein sehr großes
Fluidvolumen erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung der in der Beschreibungseinleitung und im Oberbe
griff des Anspruchs 1 so zu vervollkommnen, daß die ge
wünschte Wirkung des Fluids weitestgehend optimiert wird.
Insbesondere soll durch geringere Strömungsgeschwindig
keit und somit durch relativ längere Dauer des Kontaktes
der durchlaufenden Materialbahn mit dem Fluid dessen
Effektivität erhöht werden, ohne die Durchlaufgeschwindig
keit der Materialbahn zu verringern. Dabei sollen die
vorteile der vorstehend angeführten bekannten Vorrich
tungen sowohl hinsichtlich eines möglichst geringen Raum-
und Energiebedarfes, als auch hinsichtlich einer gleich
mäßigen Höhe des Fluidstrompolsters erhalten bleiben und
die Bildung von Längsfalten in der Materialbahn vermie
den werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß eine solche Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß
Anspruch 1 ausgestattet ist. Weitere Merkmale der Erfin
dung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 15 hervor.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden an
hand einer die betreffenden Teile beispielsweise dar
stellenden Zeichnung naher erläutert. Es zeigen in sche
matisierten Darstellungen:
Fig. 1 Einen Querschnitt durch ein Fluidstromelement für
kleine Umlenkwinkel,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes A
in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Fluidstromelement gemäß
Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Fluidstromelement für
große Umlenkwinkel,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes B
in Fig. 4,
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Fluidstromelement gemäß
Fig. 4,
Fig. 7 eine aus einer Reihe von segmentartig zusammenge
stellten Fluidstromelementen gemäß den Fig. 1 bis
3 bestehende Behandlungsanlage,
Fig. 8 eine aus einer Reihe von segmentartig zusammenge
setzten Fluidstromelementen gemäß den Fig. 4 bis 6
bestehende Behandlungsanlage,
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Deckplatte mit anderer
Gestaltung der Ausströmöffnungen,
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform
eines Fluidstromelementes,
Fig. 11 eine Draufsicht auf ein Fluidstromelement gemäß
Fig. 10, jedoch mit anderer Gestaltung und Anord
nung der Ausstromöffnungen.
Ein Fluidstromelement z. B. gemäß den Fig. 1 bis 6 besteht
im wesentlichen aus einem quer zur Bahnlaufrichtung an
geordneten, einen Fluid-Druckraum 1 bildenden Hohlkörper,
der auf seiner der Materialbahn 2 zugekehrten Seite
durch eine Deckplatte 3 abgeschlossen ist, deren Ober
fläche die Basisfläche 3a für das Fluidstrompolster 4
bildet und einem Querstromgebläse 5 mit einem walzen
förmigen, sich über die ganze Bahnbreite 8 erstreckenden
Rotor. Dessen sich ebenfalls über die ganze Bahnbreite 8
erstreckende Ausgangsöffnung 5a mündet unmittelbar in
den Fluid-Druckraum 1. Die von der Oberfläche der Deck
platte 3 gebildete Basisfläche 3a ist in Bahnlaufrich
tung b gekrümmt, wobei der Krümmungsverlauf dem Druck
abbau in dem Fluidstrom proportional ist. In der Basis
fläche 3a sind zu beiden Seiten der Krümmungs-Scheitel
linie s parallel zu dieser verlaufend je eine Quer
schlitzdüse 6 angeordnet, die sich nahezu über die ganze
Bahnbreite a erstrecken. Zwischen den Enden der Quer
schlitzdüsen 6 sind je eine kurze Längsschlitzdüse 7
vorgesehen.
Die jeweils zwischen dem auslaufseitigen bzw. einlauf
seitigen Rand der Basisfläche 3a und der jeweils benach
barten Querschlitzdüse 6 liegenden Bereiche der Basis
fläche 3a weisen regelmäßige, sich jeweils über die
ganze Länge der Querschlitzdüsen 6 erstreckende Quer
rillen 8 auf. Deren Tiefe, Breite und Abstände sind nach
einem bestimmten Verhältnis zur Höhe h des Fluidstrom
polsters 4 bemessen und zwar so, daß
- - die Rillenbreite br = 2 bis 5 h,
- - die Rillentiefe hk = 1 bis 5 h, und
- - die Rillenabstände bk = 0,5 bis 2 h betragen.
Die Basisfläche 3a ist in einem Staubereich zwischen den
Querschlitzdüsen 6 und in den beiden seitlichen Abström
bereichen glatt. In den Querrillen 8 entstehen im Fluid
strom Feinturbulenzen, die den über der glatten Basis
fläche 3a schnelleren Fluidstrom immer wieder verzögern.
So wird die Effektivität des Fluidstromes sowohl hin
sichtlich seiner Tragwirkung, als auch hinsichtlich des
Stoff- bzw. Wärmeaustausches erheblich gesteigert. Zwar
werden zum Aufbau des Fluidstrompolsters 4 höhere Drücke
benötigt. Leistungsbezogen ist aber der Energiebedarf
geringer als bei den vorbekannten Vorrichtungen dieser
Art mit glatten Basisflächen.
Die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 ist für die
Führung von Materialbahnen 2 über kleine Umlenkwinkel c
bestimmt.
Bei einer für die Führung von Materialbahnen 2 über
große Umlenkwinkel vorgesehenen Vorrichtung wie in Fig.
4 bis 6 dargestellt, ist die Fluid-Druckkammer als Hohl
zylinder 11 ausgebildet, wobei anstelle einer Deckplatte
ein verdickter Wandbereich 13 die Basisfläche 3a bildet.
Zur Erzeugung des Fluidstrompolsters 4 auf der Basis
fläche 3a ist auch bei dieser Ausführungsform ein Quer
stromgebläse 5 vorgesehen, welches dem verdickten Wand
bereich 13 gegenüberliegend angeordnet ist, sich über
nahezu die ganze Bahnbreite a erstreckt und dessen Aus
gangsöffnung 5a über einen entsprechenden Durchlaß in
der Wand des Hohlzylinders 11 unmittelbar in den Fluid-
Druckraum 1 führt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zu beiden Seiten der
Scheitellinie s der Basisfläche 3a je eine Querreihe 16
von Lochdüsen und zwischen deren Enden je eine Längs
reihe 17 von Lochdüsen vorgesehen. Dabei ist der Abstand
der Querreihen 16 von der Scheitellinie s im Vergleich
zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 für kleine
Umlenkwinkel c wesentlich größer. Zwischen jeder Quer
reihe 16 von Lochdüsen und dem jeweils benachbarten
Rand des verstärkten Wandbereichs 13 sind in der Basis
fläche 3a Querrillen 8 vorgesehen. In Bezug auf die
Querschnitte der Rillen und deren Abstände voneinander
sind die gleichen Regeln anzuwenden wie bei der Ausfüh
rungsform gemäß den Fig. 1 bis 3.
Die beiden in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungs
formen von Fluidstromelementen bilden jeweils ein Seg
ment einer Anlage, die aus einer Mehrzahl solcher Seg
mente zusammengesetzt ist.
In Fig. 7 ist ein Teil eines Schwebetrockners in einem
schematischen Längsschnitt dargestellt. In dieser Anlage
sind mehrere Fluidstromelemente für flache Umlenkwinkel
gemäß den Fig. 1 bis 3 wechselseitig über und unter der
Materialbahn 2 gegen diese gerichtet angeordnet. Die
Materialbahn 2 wird mit einer großen Wellungsamplitude
bei kleinen Krümmungsradien geführt. Dadurch werden
Längsfaltenbildungen und Randaufwölbungen vermieden.
Ein weiterer Vorteil besteht bei dieser Anlage darin,
daß sie eine relativ geringe Bauhöhe hat.
In Fig. 8 ist ein vergleichbarer Teil eines Schwebetrock
ners ebenfalls in einem schematischen Längsschnitt dar
gestellt. Auch hier ist die Anlage aus mehreren Fluid
stromelementen und zwar der Ausführungsform gemäß den
Fig. 4 bis 6 zusammengesetzt, die ebenfalls wechselseitig
über und unter dem Weg der Materialbahn 2 gegen diese
gerichtet angeordnet sind und je ein Segment bilden. Da
bei wird die durchlaufende Materialbahn 2 unter bzw. über
jedem Segment in einem Winkel von 180° umgelenkt. Bei
gleicher Baulänge der Anlage und gleicher Anzahl der
darin enthaltenen Fluidstromelemente ist ein wesentlich
längerer Einwirkungsweg auf die durchlaufende Material
bahn 2 erreichbar. Allerdings ist eine größere Raumhöhe
für die Anlage erforderlich.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die in den Fig.
1 bis 6 dargestellten und vorbeschriebenen Ausführungs
formen der Fluidstromelemente beschränkt. Diese können
auch noch durch weitere Merkmale vervollkommnet sein.
In Fig. 9 ist in einer Draufsicht eine Ausführungsform
eines Fluidstromelementes ähnlich der in Fig. 3 gezeig
ten dargestellt, wobei jedoch zwischen den beiden Quer
schlitzdüsen 6 auf der Scheitellinie s der Basisfläche
3a eine Querreihe 16 von Lochdüsen vorgesehen ist. Diese
Ausführungsform ist vorzugsweise für Umlenkwinkel <90°
geeignet.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Fluid
stromelementes in einer Draufsicht dargestellt. Dabei
ist der Druckraum 1 unterteilt in eine Hauptkammer 1a
und zwei seitlich daran anschließende Randkammern 1b,
wobei jede Kammer mit einer Öffnung für den Zustrom des
Fluids versehen ist. Über der Hauptkammer 1a entspricht
die Anordnung und Gestaltung der Ausströmöffnungen der
Ausführungsform gemäß Fig. 3, wobei in der Deckplatte 3
zu beiden Seiten ihrer Scheitellinie s parallel zu die
ser je eine Querschlitzdüse 6 vorgesehen ist und in der
Basisfläche 3a jeweils zwischen den Querschlitzdüsen 6
und den dazu parallelen Abströmkanten eine Mehrzahl von
Querrillen 8 angeordnet sind.
Über den Randkammern 1b sind außerdem in der Deckplatte
3 jeweils nahe der Wand zur Hauptkammer 1a je eine paral
lel zur Bahnlaufrichtung b verlaufende Längsreihe 17 von
Lochdüsen vorgesehen, an deren Enden sich je eine
schräge zum Außenrand der Deckplatte 3 verlaufende Dia
gonal-Reihe 17a von Lochdüsen anschließt. Damit wird die
Tragfähigkeit des Fluidstrompolsters 4 über den Randbe
reichen verbessert. Die Beaufschlagung der Randkammern
1b kann sowohl durch ein über die ganze Bahnbreite a
reichendes Querstromgebläse 5, als auch über separate
Gebläse erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform eines Fluidstromelementes
ist in Fig. 11 in einer Draufsicht dargestellt. Hierbei
ist die Deckplatte 3 ähnlich der in Fig. 10 dargestellten
Ausführungsform gestaltet. Zusätzlich sind die von den
Längsreihen 17 und den Diagonalreihen 17a von Lochdüsen
begrenzten Bereiche der Basisfläche 3a mit je einer
Mehrzahl von parallel zur Bahnlaufrichtung b verlaufenden
Längsrillen 18 versehen. Bei dieser Ausführungsform wird
auch in dem seitlich abströmenden Fluid ein System von
Feinturbulenzen erzielt und damit die Abströmgeschwin
digkeit verzögert. So wird eine maximale Effektivität
des Fluidstroms erzielt.
Claims (15)
1. Vorrichtung zum berührungsfreien Führen und Behandeln
einer durchlaufenden Materialbahn auf einem Fluid
strompolster mit wenigstens einem den Fluidstrom
erzeugenden Düsenelement in Form eines quer zur Bahn
laufrichtung angeordneten, einen Fluid-Druckraum ent
haltenden Hohlkörpers, an dem wenigstens eine Zufüh
rungsöffnung für das Fluid vorgesehen ist und dessen
der Materialbahn zugekehrte Seite wenigstens eine
Düsenöffnung für den Austritt eines Fluidstroms auf
weist und in Bahnlaufrichtung gekrümmt ist, wobei die
Krümmung dem Druckverlust des in Bahnlaufrichtung und
gegen diese strömenden Fluids proportional ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Düsenelement an seiner der Materialbahn (2)
zugekehrten Seite seines Fluid-Druckraums (1) durch
eine die Basisfläche (3a) für das Fluidstrompolster
(4) bildende, in Bahnlaufrichtung (b) gekrümmte Deck
platte (3) abgeschlossen ist, die auf der Krümmungs-
Scheitellinie (s) und/oder den dieser benachbarten
Bereichen mehrere parallel zur Krümmungs-Scheitel
linie (s) verlaufende Querschlitzdüsen (6) und/oder
Reihen (16) von Lochdüsen aufweist, wobei die von dem
Fluid überströmten Bereiche der Basisfläche (3a)
regelmäßige, Feinturbulenzen in dem Fluidstrom (4)
erzeugende Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckplatte (3) des Düsenelementes zu beiden
Seiten der Krümmungs-Scheitellinie (s) parallel zu
dieser je eine sich wenigstens annähernd über die
ganze Bahnbreite (a) erstreckende Querschlitzdüse (6)
aufweist, wobei in den von dem Fluid überströmten
Bereichen der Basisfläche (3a) parallel zu den Quer
schlitzdüsen (6) eine Mehrzahl von sich wenigstens
annähernd über die ganze Bahnbreite (a) erstreckenden
Querrillen (8) und/oder -rippen angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Deckplatte (3) des Düsenelementes zwischen
den Enden der Querschlitzdüsen (6) je eine parallel
zur Bahnlaufrichtung (b) verlaufende Längsschlitzdüse
(7) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Deckplatte (3) des Düsenelementes auf der
Krümmungs-Scheitellinie (s) eine sich wenigstens an
nähernd über die ganze Bahnbreite (a) erstreckende
Querreihe (16) von Lochdüsen angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet
daß die Deckplatte (3) zu beiden Seiten ihrer Krüm
mungs-Scheitellinie (s) wenigstens je eine Querreihe
(16) von Lochdüsen aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluid-Druckraum (1) des Düsenelementes unter
teilt ist in eine mittlere Druckkammer (1a) und zwei
an deren Stirnseiten vorgesehene Randkammern (1b),
wobei sowohl die mittlere Druckkammer (1a), als auch
die beiden Randkammern (1b) je einen Zugang (5b) für
das Fluid besitzen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenraum der mittleren Druckkammer (1a) mit
den Innenräumen der Randkammern (1b) in Verbindung
steht.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Deckplatte (3) jeweils im Bereich der Rand
kammern (1b) nahe der Wand zur mittleren Druckkammer
(1a) wenigstens je eine parallel zur Bahnlaufrichtung
(b) verlaufende Längsreihe (17) von Lochdüsen vorge
sehen ist, an deren Enden sich je eine schräge zum
Außenrand der Deckplatte (3) verlaufende Diagonalreihe
(17a) von Lochdüsen anschließt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die von den Längsreihen (17) und den Diagonal
reihen (17a) von Lochdüsen begrenzten Bereiche der
Basisfläche (3a) mit je einer Mehrzahl von parallel
zur Bahnlaufrichtung (b) verlaufenden Längsrillen
(18) und/oder -rippen versehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckraum (1) des Düsenelementes kastenförmig
mit im wesentlichen geradflächigen Wänden ausgebil
det ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckraum des Düsenelementes als Hohlzylinder
(11) ausgebildet ist und wenigstens einen Zugang (5b)
für das Fluid aufweist, wobei die Deckplatte (3) mit
der Basisfläche (3a) von einem verdickten Wandbereich
(13) des Hohlzylinders (11) auf einer sich über einen
Umfangswinkel von wenigstens 180° erstreckenden Fläche
gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet
daß die Wände des Düsenelementes wenigstens im Be
reich der Deckplatte (3) bzw. des verdickten Wand
bereiches (13) des Hohlzylinders (11) ein System zu
sammenhängender Hohlräume zur Aufnahme von Heiz- oder
Kühlelementen und/oder zur Führung einer Flüs
sigkeit für die Kühlung oder Erwärmung der Basis
fläche (3a) enthält.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefungen in der Basisfläche (3a) wenigs
tens teilweise als quer zum Fluidstrom verlaufende
Reihen voneinander getrennter Rillenabschnitte be
stehen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnitte der Querrillen (8) und Längsril
len (18) und deren Abstände voneinander in einem
bestimmten Verhältnis zur Höhe (h) des Fluidstrom
polsters (4) steht, wobei
- - die Rillenbreite (br) = (2 bis 5) (h)
- - die Rillentiefe (hk) = (1 bis 2) (h) und
- - der Rillenabstand (bk) = (0,5 bis 2) (h) beträgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
gekennzeichnet durch
ein Querstromgebläse (5) mit einem walzenförmigen,
sich wenigstens annähernd über die ganze Bahnbreite
(a) erstreckenden Rotor, dessen sich ebenfalls
wenigstens annähernd über die ganze Bahnbreite (a)
erstreckende Ausgangsöffnung (5a) unmittelbar an den
Zugang (5b) für das Fluid zum Druckraum (1) des
Düsenelementes angeschlossen ist und in diesen über
geht.
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