DE19536352C2 - Vorrichtung zum Führen und Behandeln einer durchlaufenden Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungs­ freien Führen und Behandeln einer durchlaufenden Material­ bahn auf einem Fluidstrompolster mit wenigstens einem den Fluidstrom erzeugenden Düsenelement in Form eines quer zur Bahnlaufrichtung angeordneten, einen Fluid-Druckraum enthaltenden Hohlkörpers, an dem wenigstens eine Zufüh­ rungsöffnung für das Fluid vorgesehen ist und dessen der Materialbahn zugekehrte Seite in Bahnlaufrichtung ge­ krümmt ist, wobei die Änderung der Krümmung der Abnahme des Druckes des in Bahnlaufrichtung und gegen diese strömenden Fluids proportional ist, wobei ferner auf der Krümmungsscheitellinie und/oder jeweils den dieser be­ nachbarten Bereichen wenigstens eine parallel zur Krüm­ mungsscheitellinie verlaufende Querschlitzdüse und/oder Reihe von Lochdüsen angeordnet 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 bekannten 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 DD 285 760 A5 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.

Aus der DE 19 54 880 B2 ist auch eine Vorrichtung zum Führen von laufendem Materialgut durch eine Behandlungs­ anlage, die eine mit einer über die ganze Behandlungs­ breite reichenden Schlitzdüse versehene Füllkammer hat, bekannt. Diese Vorrichtung soll u. a. dadurch gekennzeich­ net sein, daß zur stärkeren Verwirbelung des abgegebenen Gases der dem laufenden Materialgut zugewandte Tragflä­ chenteil 2 aufgerauht, beispielsweise mit Wellungen 27 versehen ist. Dadurch ist zwar eine längere Verweildauer des Gases auf dem Tragflächenteil 2 erzielbar. Eine Optimierung der Wirkung des Fluidstromes kann dabei je­ doch nicht erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der in der Beschreibungseinleitung und im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 beschriebenen Art so zu vervoll­ kommnen, daß die gewünschte Wirkung des Fluids weitest­ gehend optimiert wird. Insbesondere soll durch geringere Strömungsgeschwindigkeit und somit durch relativ längere Dauer des Kontaktes der durchlaufenden Materialbahn mit dem Fluid dessen Effektivität erhöht werden, ohne die Durchlaufgeschwindigkeit der Materialbahn zu verringern. Dabei sollen die Vorteile der vorstehend angeführten bekannten Vorrichtungen sowohl hinsichtlich eines mög­ lichst geringen Raum- und Energiebedarfs, als auch hin­ sichtlich einer gleichmäßigen Höhe des Fluidstrom­ polsters erhalten bleiben und die Bildung von Längsfalten in der Materialbahn vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine solche Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 ausgestattet ist. Die Erfindung weiterbil­ dende Merkmale gehen aus den Ansprüchen 2 bis 13 hervor.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden an­ hand einer die betreffenden Teile beispielsweise dar­ stellenden Zeichnung näher 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 gem. 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 gem. Fig. 4,

Fig. 7 eine aus einer Reihe von segmentartig zusammenge­ stellten Fluidstromelementen gem. den Fig. 1 bis 3 bestehende Behandlungsanlage,

Fig. 8 eine aus einer Reihe von segmentartig zusammenge­ setzten Fluidstromelementen gem. 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 gem. Fig. 10, jedoch mit anderer Gestaltung und Anord­ nung der Ausstromöffnungen.

Ein Fluidstromelement z. B. gem. den Fig. 1 bis 3 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 a erstreckenden Rotor. Dessen sich ebenfalls über die ganze Bahnbreite a 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 gem. 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 gem. 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 gem. 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 gem. 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 gem. 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 gem. 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 (13)

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 in Bahnlaufrichtung gekrümmt ist, wobei die Änderung der Krümmung der Abnahme des Druckes des in Bahnlaufrichtung und gegen diese strömenden Fluids proportional ist, wobei ferner auf der Krümmungsscheitellinie und/oder jeweils den dieser benachbarten Bereichen wenigstens eine parallel zur Krümmungsscheitellinie verlaufende Querschlitzdüse und/oder Reihe von Lochdüsen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenelement an seiner der Materialbahn (2) zugekehrten Seite seines Fluid-Druckraumes (1) durch eine die Basisfläche (3a) für das Fluidstrompolster (4) bildende, in Bahnlaufrichtung b gekrümmte Deck­ platte (3) oder einen verdickten Wandbereich (13) abgeschlossen ist, deren von dem Fluid überströmten Bereiche regelmäßige, Feinturbulenzen in dem Fluid­ strom (4) erzeugende Querrillen (8) aufweisen, deren Querschnitte und Abstände voneinander in einem be­ stimmten Verhältnis zur Höhe h des Fluidstrompolsters (4) stehen, wobei

• 1. die Rillenbreite (br) = 2 bis 5 h,
• 2. die Rillentiefe (hk) = 1 bis 5 h und
• 3. der Rillenabstand (bk) = 0,5 bis 2 h beträgt.

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.

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 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.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der mittleren Druckkammer (1a) mit den Innenräumen der Randkammern (1b) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, 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.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 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.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (1) des Düsenelementes kastenförmig mit im wesentlichen geradflächigen Wänden ausgebil­ det ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrillen (8) und Längsrillen (18) in der Basisfläche (3a) wenigstens teilweise aus aneinan­ dergereihten Rillenabschnitten bestehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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.