DE19619547A1 - Luftkissendüse und Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen - Google Patents
Luftkissendüse und Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn mit LuftkissendüsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Luftkissendüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten
Warenbahn mit Luftkissen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn, beispielsweise zur
Trocknung einer Papierbahn beim Offsetdruck, zur Trocknung einer imprägnierten
Papierbahn oder zur Wärmebehandlung einer Metallbahn, werden Luftkissendüsen
eingesetzt. Die Luftkissendüsen ermöglichen ein schwebendes und damit ein
berührungsfreies Führen der Warenbahnen.
Wie aus der DE-U 74 35 572 bekannt, sind Luftkissendüsen bei einer Vorrichtung zum
Schwebendführen einer Warenbahn quer zur Warenbahn angeordnet, wobei sich
zwischen den Luftkissendüsen Abströmöffnungen bilden. Jede Luftkissendüse
besteht aus einem Blaskasten, im folgenden Gehäuse genannt, und weist ein Paar
von Schlitzdüsen, im folgenden Blasschlitze genannt, mit zueinander parallelen oder
konvergierenden Blasstrahlrichtungen auf. Die aus den Blasschlitzen austretende
Blasluft bildet zwischen Warenbahn und Düse einen Überdruckbereich. Dieser
Überdruckbereich wird Luftkissen genannt. Aus dem Überdruckbereich strömt die
Blasluft durch die Abströmöffnungen ab.
Bei einer Ausbildung der Blasschlitze mit konvergierenden Blasstrahlrichtungen sind
die Ränder der Seitenwände zur Mittelebene des Gehäuses schräg gestellt und bilden
mit entsprechend schräggestellten äußeren Rändern eines ebenen, das Gehäuse zur
Warenbahn hin abdeckenden Bleches die Blasschlitze. Zwischen den Blasschlitzen
ist das Abdeckblech über seine gesamte Länge mit als Perforation ausgebildeten
Blasöffnungen versehen. Durch derartige Blasöffnungen tritt die Blasluft aus der
Luftkissendüse als Prallstrahl in etwa senkrecht auf die Warenbahn. Die
Blasöffnungen werden daher im folgenden Prallstrahlöffnungen genannt. Die
Prallstrahlöffnungen sollen ein Abströmen der Blasluft in Düsenlängsrichtung
verhindern. Die Austrittsfläche der Blasluft der beiden Blasschlitze beträgt mindestens
50% der gesamten Austrittsfläche.
In der DE-C 26 15 258 ist eine weitere Vorrichtung zum Schwebendführen von
Materialbahnen mit oberhalb und unterhalb der Materialbahnebene versetzt und quer
zur Förderrichtung angeordneten Schwebedüsen beschrieben. Diese
gattungsgemäßen Schwebedüsen, auch Luftkissendüsen genannt, weisen zur
Bildung von Luftkissen jeweils zwei Schlitze oder Lochreihen mit aufeinander
zugerichteten Blasrichtungen auf. Die Begriffe Schlitze und Lochreihen werden im
folgenden unter dem Begriff Blasschlitze zusammengefaßt.
Aus der DE-C 26 15 258 ist weiterhin bekannt, zur Verbesserung der
Schwebeeigenschaften der Luftkissendüse die Neigungswinkel der Blasstrahlen, d. h.
der durch die Blasschlitze austretenden Blasluft, und/oder die Austrittsquerschnitte
der beiden Blasschlitze unterschiedlich groß auszubilden. Diese Asymmetrie der
Blasschlitze führt zu einer stabilen Strömungsrichtung der Abströmung der Blasluft
quer zur Düse und damit zu konstantem Schwebeverhalten der Luftkissendüse. Die
Blasschlitze sind ebenfalls durch unter den Neigungswinkeln geneigte Leitflächen
begrenzt, wobei die Leitflächen durch Seitenwände des Gehäuses und durch ein
mittleres Leitblech gebildet sind. Das mittlere Leitblech ist zwischen den Blasschlitzen
als Lochplatte mit Prallstrahlöffnungen ausgebildet. Als mögliche Neigungswinkel der
Blasstrahlen und damit ihrer Leitflächen zur Waagerechten sind für die flach geneigte
Blasrichtung ein Winkel von 10 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 20°, und für die steile
Blasrichtung ein Winkel von 45 bis 80°, vorzugsweise 60 bis 65°, angegeben.
Eine Luftkissendüse mit einer speziellen Ausgestaltung von Blasschlitzen mit
aufeinander zugerichteten Blasstrahlen ist in der DE-C 26 13 135 beschrieben. Die
Blasschlitze weisen zwei gegenüberliegende Lochreihen auf, wobei die Löcher auf
der Düsenmitte hin von einem gemeinsamen Leitblech und im übrigen Bereich von
durch Stege voneinander getrennten Randaussparungen von Schenkeln des
Gehäuses gebildet werden. Dabei stehen die Schenkel unter Vorspannung und
stützen sich mit den Stegen auf dem Leitblech auf. Die Randaussparungen können
als Halbrundlöcher ausgebildet sein.
Aus der DE-U 29602178 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung, nämlich ein
Schwebetrockner für Papierbahnen, mit Luftkissendüsen bekannt. Die
Luftkissendüsen sind quer zur Durchlaufrichtung in einer Reihe unterer
Luftkissendüsen und in einer Reihe oberer Luftkissendüsen, und zwar die unteren
und die oberen Luftkissendüsen versetzt zueinander, angeordnet. Die zur Warenbahn
weisenden Mündungen von - Austrittsöffnungen der Blasluft - der unteren und der
oberen Luftkissendüsen liegen auf zwei parallelen Ebenen.
Bei den bekannten Luftkissendüsen mit guten Schwebe- und
Wärmeübertragungseigenschaften, die beispielsweise zur Trocknung von Papier
eingesetzt werden, beobachtet man an den Seitenrändern der Papierbahn eine
geringere Trocknung als in der Mitte. Diese Randuntertrocknung tritt besondern stark
bei der Trocknung von imprägnierten Papierbahnen auf.
Bei der Wärmebehandlung von Metallbändern mit Luftkissendüsen ist aus der DE-C
43 13 543 bekannt, zur Verringerung unerwünschter Randdeformationen den
Randbereichen des Metallbandes pro Flächeneinheit mehr Wärme als dem
Bandmittenbereich zuzuführen. Die eingesetzten Luftkissen weisen je zwei parallele
Blasschlitze, d. h. Lochreihen oder Schlitze, auf, wobei jedem Blasschlitz ein
Abdeckblech zugeordnet ist, welches die Lochreihen bzw. den Schlitz in den
Randbereichen in geringerem Maß abdeckt als im Bandmittenbereich. Nachteil dieser
Maßnahme ist, neben dem Aufwand durch das zusätzliche Abdeckblech, daß das
erforderliche Maß der Abdeckung im Einzelfall durch Versuche ermittelt werden muß
und auf die Breite der zu behandelnden Warenbahn abzustimmen ist. Außerdem sind
die dort verwendeten Luftkissendüsen mit gleichen Neigungswinkeln der beiden
Blasstrahlen und ohne zusätzliche Prallstrahlöffnungen zwischen den Blasschlitzen
nur für Metallbänder geeignet. Metallbänder sind durch ihr größeres Gewicht leichter
als Papierbahnen in einen stabilen Schwebezustand zu bringen. Zur
Wärmebehandung von Papierbahnen, insbesondere von mit bis zu 130% ihres
Gewichtes mit Farbe getränkten Papierbahnen, müssen jedoch Luftkissendüsen mit
besonders guten Schwebeeigenschaften eingesetzt werden. Die Luftkissendüsen
müssen außerdem über gute Wärmeübertragungseigenschaften, die bei der aus der
DE-C 26 13 135 bekannten Luftkissendüse durch die zusätzlichen
Prallstrahlöffnungen in der Lochplatte zwischen den Blasschlitzen gewährleistet
werden, verfügen.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Luftkissendüse gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlichen
Warenbahn mit Luftkissendüsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 zu
entwickeln, die den Abfall der Wärmeübertragung zu den Seitenrändern der
Warenbahn hin verringert. Insbesondere soll bei der Trocknung von Warenbahnen
die Randuntertrocknung verringert werden.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 10
gelöst.
Eine Verbesserung der Wärmeübertragung an den Seitenrändern der Warenbahn
und damit eine Verringerung der Randuntertrocknung beim Trocknen einer
Papierbahn läßt sich dadurch erzielen, daß bei einer erfindungsgemäßen
Luftkissendüse die Prallstrahlöffnungen außerhalb des Blasschlitzes, dessen
Leitflächen den geringeren Neigungswinkel α zur Waagerechten und/oder dessen
Austrittsöffnung den größeren Wert aufweist, über die gesamte Länge der
Luftkissendüse angeordnet sind und das mittlere Leitblech keine Öffnungen aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Luftkissendüse konzentrieren sich die für einen höheren
Wärmeübergang erforderlichen Prallstrahlöffnungen auf einen schmalen Randbereich
der Luftkissendüse, wobei die aus den Prallstrahlöffnungen austretende Blasluft
neben dem durch die Blasstrahlen gebildeten Luftkissen auf die Warenbahn trifft.
Dadurch gewährleisten die erfindungsgemäß angeordneten Prallstrahlöffnungen
besser als eine Anordnung der Prallstrahlöffnungen zwischen den Blasschlitzen eine
asymmetrische Abströmung der Blasluft aus dem Luftkissen. Neben einem höheren
Wärmeübergang führen die Prallstrahlöffnungen damit zu einem stabilen,
schwingungsfreien Schwebeverhalten der Warenbahn.
Messungen des Wärmeübergangskoeffizienten αw in der Strömung einer
gattungsgemäßen Luftkissendüse mit Prallstrahlöffnungen im mittleren Leitblech, im
folgenden innenliegende Perforation genannt, in Abhängigkeit vom relativen Abstand
D von der Bahnkante, d. h.. vom Abstand von der Bahnkante bezogen auf die
Düsenbreite, ergaben, daß ein Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten αw bereits
bei einem Abstand zur Bahnkante von einer Düsenbreite (D = 1) beginnt und der
Wärmeübergangskoeffizient αw an der Bahnkante eine Abweichung A vom Wert in
der Bahnmitte von etwa 30% erreicht (vergleiche Fig. 7 und 8). Die Messungen
des Wärmeübergangskoeffizienten αw führen bei einer erfindungsgemäßen
Luftkissendüse zu einem Beginn des Abfalls des Wärmeübergangskoeffizienten αw
bei einem Abstand zur Bahnkante von etwa 0,3% der Düsenbreite (D = 0,3) und an
der Bahnkante zu einer Abweichung A des Wärmeübergangskoeffizienten αw vom
Wert in der Bahnmitte von 10% (vergleiche Fig. 9 und 10).
Die Messungen zeigen auch, daß der Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten αw an
den Seitenrändern, vor allem bei der gattungsgemäßen Düse, um so stärker wird, je
größer der Abstand B der Meßstelle zur Düse ist. Dies stimmt auch mit der
Beobachtung überein, daß der Effekt der Randuntertrocknung beim Trocknen von
imprägnierten Papierbahnen, bei dem größere Luftkissendüsen und größere
Schwebeabstände eingesetzt werden, stärker auftritt als beim Trocknen von
Papierbahnen im Offsetdruck. Offensichtlich macht sich bei großem Schwebeabstand
die an den Seitenrändern auftretende Randströmung stärker bemerkbar.
Bei der erfindungsgemäßen Luftkissendüse wird im Vergleich zur gattungsgemäßen
Luftkissendüse, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ein gleichmäßigerer
Schwebeabstand erreicht. Die dadurch erzielte Vermeidung größerer
Schwebeabstände, wie sie bei der gattungsgemäßen Luftkissendüse im Luftkissen
oberhalb des mittleren Leitbleches auftreten, könnte eine Ursache der gemessenen
Verbesserung der Wärmeübertragung an den Rändern der Warenbahn sein.
Das Schwebeverhalten der Warenbahn kann verbessert werden, wenn der Bereich, in
dem die Prallstrahlöffnungen angeordnet sind, möglichst schmal ausgebildet ist. Von
Vorteil ist, wenn die Breite des Bereiches, d. h. der Abstand zwischen gedachten,
parallel zur Längsachse der Luftkissendüse verlaufenden Verbindungslinien der
äußeren Ränder der äußeren Prallstrahlöffnungen, gemäß Anspruch 2 5 bis 15%,
vorzugsweise 6 bis 8%, der Breite der Luftkissendüse beträgt und die Länge des
Bereiches der Gesamtlänge der Luftkissendüse entspricht.
Das Merkmal des Anspruchs 3, bei einer Luftkissendüse deren geneigte Leitflächen
durch Seitenwände des Gehäuses und durch das mittlere Leitblech gebildet sind, das
mittlere Leitblech als einen sich über die gesamte Länge der Luftkissendüse
erstreckender, hohler Kasten ohne Öffnungen auszubilden, hat den Vorteil einer
einfachen Konstruktion. Sie ist möglich, weil durch das mittlere Leitblech keine
Blasluft zugeführt wird.
Vorteil der Merkmale des Anspruchs 4, den Querschnitt der Luftkissendüse und des
mittleren Leitbleches bis auf die Leitflächen der Blasschlitze rechteckig auszubilden,
ist ebenfalls eine einfache Konstruktion.
Durch sich gemäß Anspruch 5 quer zur Längsrichtung der Luftkissendüse
erstreckende Bleche, die jeweils seitliche Abschnitte und den Boden des
kastenförmigen Leitbleches berühren und über die Länge der Luftkissendüse
abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wird das mittlere Leitblech auf einfache
Art sicher positioniert. Die Bleche dienen auch der Vergleichmäßigung der Luftzufuhr.
Zur Erhaltung der guten Schwebeeigenschaften der Luftkissendüse wird die
Austrittsfläche der Prallstrahlöffnungen bezogen auf die gesamte Düsenaustrittsfläche
gemäß Anspruch 6 kleiner als 50%, vorzugsweise 20 bis 40%, gewählt. Dabei
beträgt der geometrische Öffnungsgrad der Prallstrahlöffnungen 0,5 bis 2% und der
geometrische Öffnungsgrad der gesamten Düse 1,7 bis 4%. Der geometrische
Öffnungsgrad der Prallstrahlöffnungen ist definiert als Austrittsfläche der
Prallstrahlöffnungen bezogen auf die gesamte verfügbare Trocknungsfläche, d. h.
Länge des Trockners mal Breite der Luftkissendüsen, und der geometrische
Öffnungsgrad der gesamten Düse als gesamte Düsenaustrittsfläche der
Prallstrahlöffnungen und der Blasschlitze bezogen auf die gesamte verfügbare
Trocknungsfläche.
Bei den Neigungswinkeln der Leitflächen der Blasschlitze gemäß Anspruch 7 werden
sehr gute Schwebeeigenschaften der Luftkissendüsen sichergestellt. Insbesondere ist
es von Vorteil, die Summe der Neigungswinkel Σ (β + α) zwischen 70 und 90° zu
wählen.
Zur Erzielung guter Schwebeeigenschaften der Luftkissendüse sollte das Verhältnis
der Austrittsflächen der Blasschlitze gemäß Anspruch 8 zwischen 1 und 3 liegen.
Vorteil der Merkmale des Anspruchs 9, die Blasschlitze als durch Stege voneinander
getrennte Randaussparungen der Seitenwände auszubilden, wobei sich die Stege auf
dem mittleren Leitblech abstützen, sind konstante Austrittsflächen der Blasschlitze
und damit, auch bei längerem Betrieb, ein konstantes Schwebeverhalten der
Luftkissendüsen.
Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierliche bewegten Warenbahn
mit erfindungsgemäßen Luftkissendüsen gemäß Anspruch 10 ist besonders als
Schwebetrockner für Papierbahnen, z. B. im Offsetdruck oder innerhalb von
Imprägnier- und Streichanlagen, geeignet. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann
auch zur Wärmebehandlung von Metallbändern oder anderen Folien eingesetzt
werden. Die Anordnung von Luftkissendüsen quer zur Transportrichtung in einer
Reihe unterer Luftkissendüsen und in einer Reihe oberen Luftkissendüsen ermöglicht
ein Schwebendführen der Warenbahn. Dabei werden durch die aus den Blasschlitzen
ausströmende warme Behandlungsluft Luftkissen erzeugt. Aus den Luftkissen strömt
die Behandlungsluft in Abluftöffnungen zwischen den reihenweise angeordneten
unteren und oberen Luftkissendüsen. Die unteren und die oberen Luftkissendüsen
sind versetzt angeordnet, wodurch die Warenbahn einen leicht wellenförmigen
Verlauf nimmt. Dieser wellenförmige Verlauf sichert eine gute Schwebelage der
Warenbahn. Zur Erzielung einer guten Schwebelage ist es außerdem wichtig, die
äußeren Kanten der Austrittsflächen der unteren und oberen Luftkissendüsen auf
zwei parallelen Ebenen anzuordnen.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 10 ist gemäß Anspruch 11 besonders als Trockner in
einer Imprägnier- oder Streichanlage geeignet.
Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispiels
weiter erläutert werden. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste
Behandlungskammer einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich
bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen und Fig. 2 einen entsprechenden
Querschnitt.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Luftkissendüse und in Fig. 4
eine Draufsicht dieser Luftkissendüse dargestellt.
Fig. 5 zeigt schematisch einen Warenbahnverlauf über einer gattungsgemäßen
Luftkissendüse mit innenliegender Perforation und Fig. 6 entsprechend einen
Warenbahnverlauf über eine erfindungsgemäße Luftkissendüse.
In Fig. 7 ist der gemessene Wärmeübergangskoeffizient αw in Abhängigkeit vom
relativen Abstand von der Bahnkante D einer gattungsgemäßen Luftkissendüse mit
innenliegender Perforation dargestellt. Die Messung erfolgte bei verschiedenen
Schwebeabständen B. Fig. 8 zeigt die prozentuale Abweichung A des
Wärmeübergangskoeffizienten αw am Rand verglichen mit der Bahnmitte in
Abhängigkeit vom relativen Abstand von der Bahnkante D, ebenfalls bei den
unterschiedlichen Schwebeabständen B. In den Fig. 9 und 10 sind die den
Fig. 7 und 8 entsprechenden Darstellungen der Meßergebnisse für eine
erfindungsgemäße Luftkissendüse zu sehen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich
bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen 1, beispielsweise ein Schwebetrockner,
weist mehrere hintereinander angeordnete Behandlungskammern, von denen nur die
erste in Fig. 1 dargestellt ist, auf. Fig. 1 zeigt ein auf Stützen 2 stehendes Gehäuse
3 mit einem auf der linken Seite zu sehenden Einlaufschlitz 4 für eine im wesentlichen
waagerechte geführte Warenbahn 5, deren Transportrichtung durch einen Pfeil 6
gekennzeichnet ist. Die Luftkissendüsen 1 erstrecken sich, wie in Fig. 2 zu sehen,
quer zur Transportrichtung. Sie sind entlang der Behandlungskammer, jeweils mit
Abstand zueinander, in einer Reihe von unteren Luftkissendüsen 1 mit
Düsenaustrittsflächen nach oben und in einer Reihe von oberen Luftkissendüsen 1
mit Düsenaustrittsflächen nach unten angeordnet, wobei die unteren und die oberen
Luftkissendüsen 1 mit Düsenaustrittsflächen nach oben versetzt zueinander
angeordnet sind. Dabei befinden sich äußere Kanten von Düsenaustrittsflächen der
unteren und der oberen Luftkissendüsen 1 auf zwei parallelen Ebenen.
Die unteren Luftkissen 1 münden an ihren Unterseiten und die oberen
Luftkissendüsen 1 an ihren Oberseiten in Zuluftkanälen 7, wobei die Zuluftkanäle 7
der unteren Luftkissendüsen 1 an einen unteren Luftverteilungskasten 8 und die
Zuluftkanäle 7 der obereren Luftkissendüsen 1 mit Düsenaustrittsflächen nach oben
an einen oberen Luftverteilungskasten 9 angeschlossen sind.
In eine Decke 10 des Gehäuses 3 ist ein Radialventilator 11 eingelassen, wobei sein
Motor 12 oberhalb der Decke 10 angeordnet ist, sein druckseitiger Auslaß 13 in eine
unterhalb der Decke 10 gebildete Druckkammer 14 ragt und seine Ansaugöffnung 15
in einen Innenraum 16 der Behandlungskammer mündet. Die Druckkammer 14 ist
über vier Zufuhrkanäle 17 in den Ecken der Behandlungskammer mit dem unteren
Luftverteilungskasten 8 und über vier Zufuhrkanäle 18 ebenfalls in den Ecken der
Behandlungskammer mit dem oberen Luftverteilungskasten 9 verbunden. Der im
wesentlichen freie Innenraum 16 der Behandlungskammer erstreckt sich oben
zwischen der Druckkammer 14 und dem oberen Luftverteilungskasten 9, an den
Seiten zwischen Seitenwänden 19, 20 des Gehäuses 3 und den seitlichen Rändern
der Luftkissendüsen 1, der Zuluftkanäle 7 und der Luftverteilungskästen 8, 9 und
zwischen den Luftkissendüsen 1 in Form paralleler langgestreckter Zwischenräume.
Im oberen Bereich des Innenraum 16 sind Heizregister zur Erwärmung der Blasluft
angeordnet. Die Heizregister sind in den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnet.
Der Weg der über den Radialventilator 11, die Druckkammer 14, die Zufuhrkanäle 17,
18, den unteren und den oberen Luftverteilungskasten 8, 9 und die Zuluftkanäle 7
den Luftkissendüsen 1 zugeführte Blasluft sowie der Weg der über die zwischen den
Luftkissendüsen 1 gebildeten Zwischenräume durch weitere Teile des Innenraums 16
zur Ansaugöffnung 15 abgezogene Blasluft ist durch Pfeile skizziert.
Eine Luftkissendüse 1 weist ein Gehäuse in Form eines langegestreckten Kastens mit
einem Boden 21, zwei Seitenwänden 22, 23, einem einen größeren, mittleren Bereich
der Oberseite der Luftkissendüse 1 bildenden, mittleren Leitblech 24, einem vorderen,
nicht dargestellten, und einem hinteren Abschlußblech 25, auf.
An der Oberseite der Luftkissendüse 1 befinden sich zwei, über die gesamte Länge
der Luftkissendüse 1 verlaufende Blasschlitze 26 und 27, die durch jeweils eine
geneigte Leitfläche 28, 29 einer der Seitenwände 22, 23 und durch eine geneigte
Leitfläche 30, 31 des mittleren Leitblechs 24 gebildet sind. Die jeweils zueinander
parallelen Leitflächen 28, 30 und 29, 31 der beiden Blasschlitze 26, 27 sind so
angeordnet, daß aus den Blasschlitzen 26, 27 austretende Blasstrahlen 32, 33
aufeinanderzugerichtet sind.
Die Leitflächen 28, 30 des Blasschlitzes 26 weisen einen geringeren Neigungswinkel
α zur Waagerechten als die Leitflächen 29, 31 des Blasschlitzes 27 auf. Statt dessen
oder zusätzlich kann auch die Austrittsöffnung des Blasschlitzes 26 größer als die des
Blasschlitzes 27 ausgebildet sein.
Der Neigungswinkel α der Leitflächen 28, 30 des Blasschlitzes 26 beträgt 10 bis 30°
vorzugsweise 15 bis 20°, und ein Neigungswinkel β der Leitflächen 29, 31 des
Blasschlitzes 27 45 bis 80°, vorzugsweise 60 bis 65° und die Summe der
Neigungswinkel Σ (β + α) 70 bis 90°. In diesem Beispiel beträgt α 15°, β 60°. und die
Summe Σ 75°.
Das Verhältnis der Austrittsöffnungen des Blasschlitzes 26, dessen Leitflächen 28, 30
gegebenenfalls den geringeren Neigungswinkel α aufweisen, zur Austrittsöffnung des
Blasschlitzes 27 beträgt 1 bis 3. In diesem Beispiel sind die Austrittsöffnungen gleich
groß gewählt, das Verhältnis beträgt 1.
Außerhalb des Blasschlitzes 26, dessen Leitflächen 28, 30 den geringeren
Neigungswinkel α und/oder dessen Austrittsöffnungen den größeren Wert aufweisen,
sind über die gesamte Länge der Luftkissendüsen 1 Prallstrahlöffnungen 34
angeordnet. Das mittlere Leitblech 24 weist zwischen den Blasschlitzen 26, 27 keine
Prallstrahlöffnungen auf.
Der Querschnitt der Luftkissendüsen 1 ist im wesentlichen rechteckig. Der Boden 21
ist eben und waagerecht angeordnet. Er weist eine sich über die gesamte Länge der
Luftkissendüse 1 erstreckende rechteckige Öffnung 35, ggf. mit einem schmalen
Rand, zur Zufuhr der Blasluft auf. Die Seitenwände 22, 23 erstrecken sich in ihren
unteren Abschnitten senkrecht zum Boden 21. Zur Bildung der Leitflächen 28 und 29
der Blasschlitze 26 und 27 sind der obere Abschnitt der Seitenwand 22 unter dem
Neigungswinkel α und der obere Abschnitt der Seitenwand 23 unter dem
Neigungswinkel β zur Mitte hin abgeknickt. Diese Abschnitte der Seitenwände 22, 23
bilden über die gesamte Länge der Luftkissendüse 1 die Randbereiche der Oberseite
der Luftkissendüse 1.
Diese, besonders zum Einsatz in Schwebetrocknern für Imprägnier- und
Streichanlagen geeignete Luftkissendüse 1 weist eine Länge von etwa 2300 mm und
eine Breite von etwa 300 mm auf.
Der restliche, mittlere Bereich der Oberseite der Luftkissendüse 1 wird durch das
mittlere Leitblech 24 gebildet. In diesem Beispiel hat es die Form eines hohlen,
langgestreckten Kastens, der beispielsweise aus einem entsprechend geformten, an
seinen Längskanten zusammengefügten, bis zu den Abschlußblechen 25 der
Luftkissendüse 1 reichenden Blechs hergestellt ist und keine Öffnungen aufweist.
Das mittlere Leitblech 24 weist dabei eine waagerechte mittlere Leitfläche 36, die
beiden nach beiden Seiten daran anschließenden unter den Neigungswinkeln α und β
verlaufenden Leitflächen 30 und 31, daran anschließende senkrechte Abschnitte 37
und 38 und einen waagerechten Boden 39 auf, d. h. der Querschnitt des mittleren
Leitbleches 24 ist bis auf die geneigten Leitflächen 30 und 31 im wesentlichen
rechteckig. Noch einmal darauf hingewiesen sei, daß die mittlere Leitfläche 36 keine
Prallstrahlöffnungen 34 aufweist. Sie ist zur Stabilisierung gegenüber den äußeren
durch die Leitflächen 30. 31 gebildeten Kanten durch Abkantungen 40, 41 etwas
abgesenkt. Das mittlere Leitblech 24 ragt mit äußeren Abschnitten seiner Leitflächen
30, 31 unter die die Leitflächen 28, 29 bildenden Abschnitte der Seitenwände 22, 23.
Das mittlere Leitblech 24 ist durch jeweils einen der seitlichen Abschnitte 37, 38 und
den Boden 39 berührende sich quer zur Längsrichtung erstreckenden Bleche 42 und
Bleche 43, die abwechselnd, mit Abstand zueinander, über die Länge der
Luftkissendüsen 1 angeordnet sind, positioniert. Die Bleche 42 sind durch zwei
Laschen 44 am Boden 21 befestigt, erstrecken sich zwischen der Seitenwand 22 und
dem Abschnitt 37 des mittleren Leitbleches 24 und unter dem mittleren Leitblech 24
bis zum Abschnitt 38. Die Bleche 43 sind durch eine Lasche 45 am Boden 21
befestigt und erstrecken sich zwischen der Seitenwand 23 und dem Abschnitt 38 des
mittleren Leitblechs 24 und unter dem mittleren Leitblech 24 bis etwa unter die
Abkantung 40. Die Bleche dienen auch der Vergleichmäßigung der Luftzufuhr.
Die Prallstrahlöffnungen 34 sind in einem schmalen Bereich in einer oder mehreren
Reihen, beispielsweise in eins bis fünf Reihen, über die gesamte Länge der
Luftkissendüsen 1 angeordnet. Die Breite des Bereiches beträgt 5 bis 15%,
vorzugsweise 6 bis 8%, der Breite der Luftkissendüse 1 Die Prallstrahlöffnungen 34
können als runde, eckige oder längliche Öffnungen ausgebildet sein, wobei die
längere Seite der Öffnungen in Längsrichtung der Luftkissendüse angeordnet ist. In
Reihen, versetzt zueinander angeordnete Öffnungen werden auch als Perforation
bezeichnet.
In diesem Beispiel sind die Prallstrahlöffnungen 34 als insgesamt etwa 130 Bohrungen
mit einem Durchmesser von etwa 10 mm ausgebildet, die in zwei Reihen versetzt
zueinander in dem die Leitfläche 28 bildenden Abschnitt der Seitenwand 22
angebracht sind. Die Breite des Bereiches, in dem die Prallstrahlöffnungen 34
angeordnet sind, beträgt 8% der Breite der Luftkissendüse 1. Sie ist in Fig. 4 mit b
gekennzeichnet.
Die Austrittsfläche der Prallstrahlöffnungen 34 bezogen auf die gesamte
Düsenaustrittsfläche ist kleiner als 50%, vorzugsweise 20 bis 40%, in diesem
Beispiel 24%. Der geometrische Öffnungsgrad der Prallstrahlöffnungen 34 beträgt
0,5 bis 2% , in diesem Beispiel 0,67%, und der geometrische Öffnungsgrad der
gesamten Düse 1,7 bis 4%, in diesem Beispiel 2,8%.
Die Luftkissendüsen 1 der oberen und der unteren Reihe sind gleich ausgebildet und
so angeordnet, daß in beiden Reihen die Anordnung der beiden Blasschlitze 26, 27 in
Transportrichtung ineinander gleich ist. In diesem Beispiel befinden sich die
Blasschlitze 27 mit dem größeren Neigungswinkel β und/oder der geringeren
Austrittsfläche in Transportrichtung hinten.
Im Betrieb wird die Warenbahn 5 durch an sich bekannte, vor- und nachgeschalteter
Einrichtungen der Vorrichtung zur Wärmebehandlung zugeführt und aus ihr
abgezogen. In der Vorrichtung zur Wärmebehandlung wird die Warenbahn 5 mit aus
den Luftkissendüsen 1 ausströmender, erwärmter Blasluft beaufschlagt, wodurch die
Warenbahn 5 schwebend geführt wird und ihr gleichzeitig Wärme zugeführt wird.
Durch die versetzte Anordnung der Luftkissendüsen 1 der oberen und unteren Reihen
ist der Verlauf der Warenbahn 5 leicht wellenförmig.
Die Blasluft wird in jeder Behandlungskammer der Vorrichtung zur Wärmebehandlung
mit Hilfe des Radialventilators 11 im Kreislauf geführt. Sie wird vom Radialventilator
11 über die Druckkammer 14, die Zuluftkanäle 17, 18, die Luftverteilungskästen 8, 9,
die Zuluftkanäle 7, den Luftkissendüsen 1 zugeführt und über die zwischen den
Luftkissendüsen 1 gebildeten Zwischenräume und weitere Teile des Innenraums 16
abgezogen. Bei der Rückführung der Blasluft zum Radialventilator 11 wird die Blasluft
durch nicht dargestellte Heizregister erwärmt.
Die aus den Blasschlitzen 26, 27 aus den Luftkissendüsen 1 in aufeinander
zugerichteten Blasstrahlen 32, 33 austretende Blasluft wird an der Warenbahn 5
umgelenkt. Dabei entsteht im Raum zwischen den Blasschlitzen 32, 33 ein
Überdruckbereich, auch Luftkissen genannt, wodurch ein berührungsfreies Führen
der Warenbahn 5 ermöglicht wird.
Durch die Asymmetrie der Luftkissendüsen 1 erfolgt die Abströmung der Blasluft aus
dem Luftkissen in einer Richtung, und zwar über den Blasschlitz 27, dessen Blasluft
der abströmenden Luft den geringsten Widerstand entgegen zu setzen hat, d. h. über
dem Blasschlitz 27 mit dem größeren Neigungswinkel β und/oder der kleineren
Austrittsfläche.
Die aus den Prallstrahlöffnungen 34 austretende Blasluft trifft nahezu senkrecht auf
die Warenbahn 5 und bewirkt so eine zusätzliche, effektive Übertragung der Wärme
von der Blasluft auf die Warenbahn 5.
Die Blasluft aus den Prallstrahlöffnungen 34 führt außerdem bei Gewährleistung der
Abströmung im wesentlichen über die Blasschlitze 27 zu einer Vergleichmäßigung
des Schwebeabstandes der Warenbahn 5 von den Luftkissendüsen 1. Dies ist in den
Fig. 5 und 6 zu sehen, in denen Schwebeabstände bei einer gattungsgemäßen
Luftkissendüse und bei einer erfindungsgemäßen Luftkissendüse 1 skizziert sind.
Insbesondere verhindert die aus den Prallstrahlöffnungen 34 austretende Blasluft den
starken Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten αw an den Rändern der Warenbahn
5, der bei den gattungsgemäßen Luftkissendüsen auftritt (Fig. 7 bis 10). Der bei
den gattungsgemäßen Luftkissendüsen beobachtete Effekt der Randuntertrocknung
wird wesentlich verringert.
Die Blasschlitze 26, 27 können als Schlitze oder Lochreihen ausgebildet sein. Hier
sind sie als durch Stege 46, 47 voneinander getrennter Randaussparungen der
Seitenwände 22, 23 ausgebildet, wobei sich die Stege 46, 47 auf dem mittleren
Leitblech 24 abstützen. Dazu sind die Seitenwände 22, 23 an ihren sich an die
Leitflächen 28, 29 bildenden Abschnitten anschließenden Rändern senkrecht zu den
Leitflächen 28, 29 abgeknickt. Sie weisen an diesen Rändern halbrunde
Aussparungen mit dazwischenliegenden Stegen 46, 47 auf und berühren mit den
Stegen 46, 47 die Leitflächen 30 und 31 des mittleren Leitblechs 24, an dem sie in
gewissen Abständen angeheftet sind. Die Seitenwände 22, 23 können so gebogen
sein, daß die Stege 46, 47 sich unter einer gewissen Vorspannung auf den
Leitflächen 30, 31 des mittleren Leitblechs 24 abstützen.
Bei der Ausbildung der Blasschlitze 26, 27 als Lochreihen, in Form von Bohrungen
oder halbrunden Randaussparungen, sind die in einer Reihe angeordneten Luftkissen
1 ein wenig, und zwar so weit senkrecht zur Transportrichtung versetzt zueinander
angeordnet, daß die aus den Löchern hintereinander angeordneter Luftkissendüsen 1
austretende Blasluft auf nebeneinander liegende Stellen der Warenbahn 5 treffen.
Damit wird die die Warenbahn 5 treffende Blasluft über die Breite der Warenbahn
vergleichmäßigt.
Die erfindungsgemäßen Luftkissendüsen und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind
für die unterschiedlichsten Formen der Wärmebehandlung einer Warenbahn, wie die
Wärmebehandlung von Metallbändern oder die Trocknung von Papierbahnen,
geeignet. Ihr bevorzugter Einsatz, insbesondere der Luftkissendüsen des Beispiels,
ist die Trocknung getränkter Papierbahnen in Imprägnier- und Streichanlagen.
Bezugszeichenliste
1 Luftkissendüse
2 Stütze
3 Gehäuse
4 Einlaufschlitz
5 Warenbahn
6 Pfeil
7 Zuluftkanal
8 unterer Luftverteilungskasten
9 oberer Luftverteilungskasten
10 Decke
11 Radialventilator
12 Motor
13 Auslaß
14 Druckkammer
15 Ansaugöffnung
16 Innenraum
17 Zufuhrkanal
18 Zufuhrkanal
19 Seitenwand
20 Seitenwand
21 Boden
22 Seitenwand
23 Seitenwand
24 mittleres Leitblech
25 Abschlußblech
26 Blasschlitz
27 Blasschlitz
28 Leitfläche
29 Leitfläche
30 Leitfläche
31 Leitfläche
32 Blasstrahlen
33 Blasstrahlen
34 Prallstrahlöffnungen
35 Öffnung
36 mittlere Leitfläche
37 Abschnitt
38 Abschnitt
39 Boden
40 Abkantung
41 Abkantung
42 Blech
43 Blech
44 Lasche
45 Lasche
46 Steg
47 Steg
2 Stütze
3 Gehäuse
4 Einlaufschlitz
5 Warenbahn
6 Pfeil
7 Zuluftkanal
8 unterer Luftverteilungskasten
9 oberer Luftverteilungskasten
10 Decke
11 Radialventilator
12 Motor
13 Auslaß
14 Druckkammer
15 Ansaugöffnung
16 Innenraum
17 Zufuhrkanal
18 Zufuhrkanal
19 Seitenwand
20 Seitenwand
21 Boden
22 Seitenwand
23 Seitenwand
24 mittleres Leitblech
25 Abschlußblech
26 Blasschlitz
27 Blasschlitz
28 Leitfläche
29 Leitfläche
30 Leitfläche
31 Leitfläche
32 Blasstrahlen
33 Blasstrahlen
34 Prallstrahlöffnungen
35 Öffnung
36 mittlere Leitfläche
37 Abschnitt
38 Abschnitt
39 Boden
40 Abkantung
41 Abkantung
42 Blech
43 Blech
44 Lasche
45 Lasche
46 Steg
47 Steg
Claims (11)
1. Luftkissendüse zum Einsatz in einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer
kontinuierlich bewegten Warenbahn
mit zwei an der Oberseite über ihre gesamte Länge verlaufenden Blasschlitzen,
mit einem zwischen den Blasschlitzen angeordneten, mittleren Leitblech,
wobei die Blasschlitze durch geneigte Leitflächen begrenzt sind,
so daß die Blasstrahlen aufeinander zu gerichtet sind, und
die Leitflächen eines der Blasschlitze einen geringeren Neigungswinkel α
und/oder die Austrittsöffnung dieses Blasschlitzes einen größeren Wert
aufweist, und
mit Prallstrahlöffnungen an der Oberseite der Luftkissendüse,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Prallstrahlöffnungen (34) außerhalb des Blasschlitzes (26), dessen
Leitflächen (28, 30) den geringeren Neigungswinkel α und/oder dessen
Austrittsöffnung den größeren Wert aufweist, über die gesamte Länge der
Luftkissendüse 1 angeordnet sind und
das mittlere Leitblech (24) zwischen den Blasschlitzen (26, 27) keine
Prallstrahlöffnungen aufweist.
2. Luftkissendüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Prallstrahlöffnungen (34) in einem Bereich, der sich über 5 bis 15%,
vorzugsweise über 6 bis 8%, der Breite und über die gesamte Länge der
Luftkissendüse (1) erstreckt, angeordnet sind.
3. Luftkissendüse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die geneigten Leitflächen (28,
29, 30, 31) durch Seitenwände (22, 23) der Luftkissendüse (1) und durch das
mittlere Leitblech (24) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere
Leitblech (24) als ein sich über die gesamte Länge der Luftkissendüse (1)
erstreckender, hohler Kasten ohne Öffnungen ausgebildet ist.
4. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Luftkissendüse (1) und der Querschnitt des mittleren
Leitbleches (24) bis auf die Leitflächen (28, 29, 30, 31) der Blasschlitze (26, 27)
im wesentlichen rechteckig sind.
5. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekennzeichnet durch sich
quer zur Längsrichtung der Luftkissendüse (1) erstreckende Bleche (42, 43), die
jeweils einen von seitlichen Abschnitten (37, 38) und den Boden (39) des
mittleren Leitbleches (24) berühren, und über die Länge der Luftkissendüse (1)
abwechselnd hintereinander angeordnet sind.
6. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Austrittsfläche der Prallstrahlöffnungen (34) bezogen auf die gesamte
Düsenaustrittsfläche < als 50%, vorzugsweise 20 bis 40%, ist, wobei der
geometrische Öffnungsgrad der Prallstrahlöffnungen (34) 0,5 bis 2% und der
geometrische Öffnungsgrad der gesamten Luftkissendüse (1) 1,7 bis 4%
beträgt.
7. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Neigungswinkel α
der Leitflächen (28, 30) des einen Blasschlitzes (26) 10 bis 30°, vorzugsweise
15 bis 20° und der Neigungswinkel β der Leitflächen (29, 31) des zweiten
Blasschlitzes (27) 45 bis 80°, vorzugsweise 60 bis 65°, beträgt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Summe der Neigungswinkel Σ (β + α) 70 bis 90°
beträgt.
8. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Austrittsflächen der Blasschlitze (26, 27) 1 bis 3 beträgt.
9. Luftkissendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die geneigten
Leitflächen (28, 29, 30, 31) durch Seitenwände (22, 23) der Luftkissendüse (1)
und durch das mittlere Leitblech (24) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blasschlitze (34) als durch Stege (46, 47) voneinander getrennte
Randaussparungen der Seitenwände (22, 23) ausgebildet sind, wobei sich die
Stege (46, 47) auf dem mittleren Leitblech (24) abstützen.
10. Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn
mit Luftkissendüsen, wobei die Luftkissendüsen quer zur Transportrichtung in
einer Reihe unterer Luftkissendüsen und in einer Reihe oberer Luftkissendüsen,
die unteren und die oberen Luftkissendüsen versetzt und die äußeren Kanten
von Austrittsflächen der unteren und oberen Luftkissendüsen auf zwei parallelen
Ebenen angeordnet sind, gekennzeichnet durch Luftkissendüsen (1) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 10 als Trockner in einer
Imprägnier- oder Streichanlage.
Priority Applications (4)
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DE19619547A DE19619547A1 (de) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | Luftkissendüse und Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen |
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DE19619547A Withdrawn DE19619547A1 (de) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | Luftkissendüse und Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen |
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