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Vorrichtung zum schwebend Führenvon Warenbahnen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum schwebend Führen von Warenbahnen auf einem Gaspolster, das
mittels parallel zur Warenbahnebene liegender Blaskästen mit Ausblasöffnungen erzeugt
ist, wobei in Warenbahnlaufrichtung Blaskästen und Rückstromkanäle aufeinanderfolgen,
und die Ausblasöffnungen beiderseits jedes Ruckstromkanals an dea Bändern der Blaskästen
vorgesehen und senkrecht zur Warenbahn gerichtet sind.
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Solche Vorrichtuagen werden für die Behandlung verschiedener Warenarten,
wie beispielsweise Blechbänder, Warenbahnen aus Textilien, Kunststoff oder Papier
verwendet. Zu den möglichen Behandlungsarten gehören vor allem Warmbehandluugzur
Gefügeveränderung bei Blechbändern, die Trocknung (in diesem Falle
werden
die Vorrichtungen als "Schwebetrockner" bezeichnet), sowie bei textilen Warenbahnen
das Krumpfen, Fixieren, Thermosolieren uav.
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Das dabei erzeugte "Gaspolster" besteht jeweils aus dem gas-oder dampfförmigen
Medium, das sich für die jeweilige Behandlung besonders gut eignet; zu diesen fluiden
Medien gehören unter anderem heiße oder kalte, trockene oder feuchte Luft, inerte
Gase oder Dampfe, agressive, also insbesonderte zur Oberflächebehandlung dienende
Gase oder Dikipfe sowie als Katalysator wirkende Medien.
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Vorrichtungen zum schwebend Führen von Warenbahnen müssen immer dann
eingesetzt werden, wenn es aus bestimmten, von der Art der Ware bzw. der Behandlung
abhängendenGründen nachteilig ist, die Warenbahn mit den üblichen mechanischen Einrichtungen,
beispielsweise Tragerollen oder einem Trageband, zu führen.
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Aus der DT-OS 2 020 430 ist ein Düsensystem bekannt, das mit nur relativ
geringen Abstandes zwischen Düsen und Warenbahn arbeitet. Dabei wird eine Tragkraft,
die mit abnehmendem Warenabstand zunimmt, durch Interferenz einer tangentialen Strömung
mit normal zur Düsenfläche austretenden Lochstrahlen erreicht. Da bei diesem System
nur kleine Wareabuhnabstande möglich sind, ist es nicht für deformierte Bahnen,
beispielsweise Blechbänder mit Randwelligkeit, geeignet.
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Weiterhin läßt sich dieses Düsensystem nicht bei großen Flächengewichten,
beispielsweise höher als 50 N/m2, einsetzen, da sich bei wirtschaftlich sinnvollen
Düsendrücken nur eine vergleichsweise geringe Flächentragkraft ergibt.
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Aus der DU-AS2 120 805 ist ein Düsensystem bekannt,das mit Schlitz-
oder Lochstrahlen arbeitet, die zur Warenbahn geneigt aus Öffnungen austreten, die
sich an quer zur Warenbahnlaufrichtung angeordneten Blaskästen befinden; dadurch
interferieren die jeweils aus benachbarten Blaskästen austretenden Strahlen miteinander.
Die mit abnehmendem Warenabstand ansteigende Tragkraft wird durch die Interferenz
der Schrägstrahlen über und in den Rückstromkanälen zwischen den Blaskästen erreicht.
Dieser Effekt kann durch stabförmige Verdrängerkörper noch erhöht werden, die sich
im Eintrittsbereich der Rüekstromkenälebefinden. Jedoch lassen sich auch mit diesem
Düsensystembei vertretbarem, wirtschaftlichem Aufwand keine hohen Flächentragkräfte
erreichen, Soll bei festem Düsendruck die Tragkraft durch Vergrößerung der relativen
Breite der Schlitzdüsen gesteigert werden, so erhöht sich gleichzeitig der Strömungswiderstand
auf der Abströmseite sehr stark.
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Außerdem ist aus der DU-OS 1 629 029ein Düsensystem bekannt, das mit
über den Blaskästen zueinaudergerichteten Schlitzstrahlen arbeitet; dadurch soll
der Einschluß eines Luftpolsters mit dreieckigem Querschnitt zwischen den Strahlen
und dem quer zur Warenbahnlaufrichtungangebrachten Blaskasten erreicht werden. Neben
Unregelmäßigkeitenim Verlauf der Wärmeübergangszahl über dem Düsenabstandist ein
weiterer schwerwiegender Nachteil dieses Systems die nicht ausreichende Kippstabilisierung
bei hoher Tragkraft.
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Schließlich ist aus einem Sonderdruck der Fachzeitschrift Der Polygraph"
H. 24-6?, 1-68, 3-68, H. Vits: "Rollenoffsetdruck: Von der Gasflammentrocknung zur
Heißlufttrocknung" eine Vorrichtung der angegebenen Gattung bekannt, deren Düsen
einen
Ringspalt aufweisen. Das Tragkraftverhalten einer solchen Düse ist jedoch nach den
Ausführungen im o.a. Sonderdrucknicht zufriedenstellend0 Der Erfindung liegt deshalb
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei
der durch entsprechende Auslegung der Abmessungen von Ausblasöffnungen und Blaskasten
sowie weitere zusätzliche Maßnahmen das Tragkraftverhalten verbessert und die Kippstabilität
der Warenbahn gesichert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausblasöffnungen
Schlitzdüsen sind, wobei der Quotient aus der Breite der Rückstromkanäle und der
Breite der Blaskästen größer als 0,4 ist.
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Dadurch nimmt bei zur Schlitzdüsenebene paralleler Warenbahn die Tragkraft
bei abnehmendem Warenbahnabstand in ausreichendem Maße zu, so daß auch bei unterschiedlichen
Flächengewichten ein einwandfreier Betrieb der Vorrichtung gewährleistet ist. Weiterhin
verhält sich die Warenbahnkippstabil, so daß Haften der geneigten Warenbahn an den
Düsen vermieden wird.
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Fach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
liegt der Quotient der Breite der Schlitz düsen und der Breite'der Blaskästen zwischen
0,02 und 0,2, wodurch die oben zusammengestellten vorteilhaften Wirkungen noch weiter
gesteigert werden.
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Der physikalische Grund für diese Effekte liegt darin, daß die Uaterdrucksonet.
auf der Wareafläche in den Bereichen
über den Rückstromkanälen infolge
Strahleneischaürugg, die im Hinblick auf die Lagestabilität der Warenbahn nachteilig
sind, bei diesen Abmessungen vermieden werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Muldell der Schlitzdüsen
tiefer liegen als die seitlichen Begrenzungen der Blaskästen, wobei der Quotient
aus der Strecke, um die die Mulden der Blaskästen tiefer liegen als die seitlichen
Begrenzungen, und der Breite der Schlitzdüsen zwischen 0,3 und 1 liegt. Dadurch
kann ohne Verlust an Tragkraft bei größeren Abständen der Warenbahn das Tragverhalten
bei äußerst geringen Warenabständen und insbesondere beim Abstand Null gegenüber
herkömmlichen Düsensystemen wesentlich verbessert werden. Dies beruht darauf, daß
bereits bei aufliegender Warenbahn eine nahezuungehinderte Uberleitung des statischen
Drucks in den Blaskästen in den Raum zwischen Milde und Warenbahn stattfindet, wobei
gleichzeitig Nied-rigdruckzonen im Randbereich der Blaskästen infolge Strahleiuschaürungvermieden
werden.
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Weiterhin können die Mulden der Schlitzdüsen mit Abschottungen versehen
sein, die nach einer bevorzugten Ausführungsform quer zur Richtung der Schlitzdüsen
verlaufen. Dadurch wird die Querströmuug des Gases, insbesondere der Luft, in den
Mulden gehemmt und erreicht,daß der Druck im Druckpolster weitgehend erhalten bleibt
und die Intensität des seitlichen Abströmens in Warendurchlaufrichtung gesteigert
wird.
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Dies führt ebenfalls zu einer Erhöhung der Tragkraft. Die Abschottungen
sind insbesondere für Vorrichtungen zur Behaudlung von Warenbahnen mit unterschiedlicher
Breite geeignet.
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Sind die Abschottungen gleichzeitig als Warenbahnabweiser ausgebildet,
so kanu bei Betriebsstörungen eine Beschädigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
insbesondere der Blaskästen mit den Schlitzdüsen, vermieden werden.
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Weiterhin können im Innern der Blaskästen schaufelgitterartig ausgebildete
Leitvorrichtungen vorgesehen sein, so daß auch bei seitlicher Beschickung der Blaskästen
eine senkrecht zur Warenbahn gerichtete Anströmung aus den Schlitzdüsen erreicht
werden kann. Weiterhin ist es möglich, mit nur geringen Umlenkverlusten eine definierte
Neigung der Anströmgeschwindigkeit zur Warenbahnnormalen einzustellen. Dadurch wird
eine Einrollung der Kanten der Warenbahn vermieden, wenn die nströmgeschwindigkeit
symmetrisch zur Mitte der Warenbahn zum Rand der Warenbahn geneigt ist. Ist die
Anströmgeschwindigkeit zur Warenbahnmitte hin geneigt, so läßt sich beispielsweise
bei Blechbändern eine hohe Lagestabilität in der Warenbahnebene und senkrecht zur
Warenlaufrichtung erreichen.
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Soll die Vorrichtung zur beidseitigen Beblasung verwendet werden,
wobei sich gleichartige Blaskästen unterhalb und oberhalb der Warenbahn befinden,
so können oberhalb der Warenbahn weniger Blaskästen vorgesehen sein als unterhalb
der Warenbahn, wobei die einander gegenüberliegenden Blaskästen jeweils gegeneinander
versetzt angeordnet sein können. Aufgrund der größeren Tragkraft des einzelnen Blaskastens
nach der vorliegenden Erfindung wird durch die versetzte Anordnung der Blaskästen
eine Berührung der oberen Schlitzdüsen auch bei leichteren Warenbahnen weitestgehend
ausgeschlossen, wodurch der Anwendungsbereich dieses Düsensystems bei unveränderten
Beschikkungsbedingungen auf sehr stark unterschiedliche Flächengewichte der zu behandelnden
Waren erweitert werden kann. Weiterhin wird bei flexibler Warenbahn und geringem
Warenbahnzug eine
Wellenform der Warenbahn in Laufrichtung erzeugt,
wodurch die Lage der Warenbahn sich noch zusätzlich stabilisiert.
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Schließlich muß nur eine Blaskasten-Form verwendet werden, wahrendbei
den herkämmlichen Vorrichtungen die DEsenöffnungen der Blaskästen unterhalb der
Warenbahn einen größeren Querschnitt aufweisen,als die Öffnungen oberhalb der Warenbahn,
so daß zwei unterschiedliche Blaskästen-Typen hergestellt und auf Lager gehalten
werden müssen.
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Ist schließlich bei beidseitiger Beblasung bei den unterhalb der Warenbahn
angeordneten Blaskästen die Anströmgeschwindigkeit zur Mitte der Warenbahn hin geneigt,
so läßt sich die sonst auftretende Abnahme der Flächentragkraft mit abnehmender
Breite der Warenbahn weitgehend ausschließen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur beiaeritigen
Beblasung mit oberhalb und unterhalb der Warenbahn angeordneten Blaskästen; Fig.
2 eine Seitenansicht von zwei Blaskästen mit Ausströmöffnungen zur Erläuterung der
Abmessungen der einzelnen Teile; Fig. 3 eine Draufsicht auf mit Abschottungen versehene
Blaskästen;
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Blaskasten mit
einer Abschottung; Fig. 5 einen Blechstreifen, der zur Verwendung als Leitvorrichtung
vorgesehen ist; Fig. 6 eine Seitenansicht einer aus dem Blechstreifen nach Fig.
5 hergestellten Leitvorrichtung; und Fig. 7 einen Schnitt durch eine in einem Blaskasten
eingebaute Leitvorrichtung.
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Gemaß Fig. 1 befinden sich auf beiden Seite einer Warenbahn 2 Blaskästen
5, die parallel zur Warenlaufrichtungliegen.
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Zwischen den Blaskästen 5 verlaufen als offene Spalten zur Abführung
des Gases ausgebildete Rückstromkanäle6, wobei in Warenbahnlaufrichtung Blaskästen
und Rückstromkanäle jeweils abwechselnd aufeinander folgen.
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Auf der Oberseite der Warenbahn 2 befinden sich weniger Blaskästen
5 als auf der Unterseite, wobei die einzelnen Blaskästen jeweils versetzt zueinander
angeordnet sind, so daß die Blaskästen 5 auf der Oberseite über den Bückstromkanäleu.6
auf der Unterseite liegen.
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Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, befinden sich an den Rändern
der Blaskästen 5 beiderseits jedes Rückstromkanals 6 Ausblasöffnungen, die als Schlitzdüsen
3 und 4 ausgebildet sind. Zwischen den Schlitzdüsen 3 und 4 befindet sich eine muldenförmige
Begrensung 7.
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In Fig. 2 werden folgende Bezeichnungen für die Abmessungen der Blaskästen
5 verwendet: s X Breite der Schlitzdüse 3 und 4; m x Tiefe der Mulde 7; b = Breite
des Blaskastens 5; c = Breite des Rückstromkanals 6; r a die Absenkung des Muldenrandes.
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Die Abmessungen werden nun so gefehlt, daß folgende Bedi¢,-gungen
gelten: c/b > 0,4; 0,02 < s/b <0,2; 0,3 < r/s < 1.
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Durch diese Ausgestaltung der Schlitzdüsen 3, 4 werden Schlitzstrahlen
erzeugt, die an den Kanten der Blaskästen 5 senkrecht zur Warenbahn austreten. Dadurch
bildet sich zwischen der Mulde 7 des Blaskastens 5 und der Warenbahn 2 ebn Druckpolster
aus, das seitlich von den Schlitzstrahlen 3', 4' begrenzt ist. Der Druck in diesem
Polster nimmt zu, weil mit abnehmendem Abstand der Warenbahn 2 zur seitlichen Ab
strömung in Warenlaufrichtung eine zunehmend größere Impuls änderung des austretenden
Gasstromes erforderlich ist.
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In den Figuren 3 und 4 sind Abschottungen 8 dargestellt, die in den
Mulden 7 der Blaskästen 5 vorgesehen sind und quer zur Richtung der Schlitzdüsen
3 und 4 verlaufen. Das heißt also, daß die Abschottungen 8 senkrecht auf der Richtung
der
Schlitzdüsen 3 und 4 stehet. Die Abschottungen ragen auch teilweise über den Rand
der Blaskästen 5 hinaus und in die Bückstromkanäle 6. Dabei sind die Abschottungen
8 einander benachbarter Blaskästen 5 zueinander versetzt, damit sie die Abschottungen
8 des benachbarten Blaskastens 5 nicht stören.
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In der Zuströmung zu den Schlitzdüsen 3 und 4 im Innern der Blaskästen
5 sind Leitvorrichtungen nach Art eines "ebenen Schaufelgitters n vorgesehen, wodsachdie
Anströmung aus den Schlitzdüsen 3 und 4 eingestellt werden kann. Als Leitvorrichtung9kann
ein Blechstreifen io verwendet werden, der gestanzt und mäanderförmig gekantet wird.
Dabei müssen die Lappen 11 des Blechstreifens 10 verbogen werden. Zwischen den einzelnen
Blechlappen 11 befinden sich Stege 12, die die Blechlappen miteinander verbinden.
In Figur 5 sind die Kantungslinien eines solchen Blechstreifens 10 durch gestrichelte
Linien angedeutet.
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In Fig.6 ist eine fertig montierte Leitvorrichtung 9 dargestellt.
Dabei bezeichnet ve die Einströmrichtung des Gases, während va die Ausströmrichtung
bezeichnet. Die unterschiedliche Ausgestaltung der Leitrorrichtung 9 auf der ustrittsseite
ist dabei durch die gestrichelte bzw. ausgezogen dargestellten Blechlappen 11 angedeutet,
die dem ausströmenden Gas jeweils die gewünschte Richtung geben.
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Eine solche Leitvorrichtung 9 wird gemäß Figur 7 so in den Schlitzdüsen
3 und 4 angeordnet, daß die gebogenen Blechlappen 10 jeweils das aus den Schlitzdüsen
austretende Gas in die gewünschte Richtung lenken. Dadurch kann also insbesondere
das Gas entweder auf die Mitte der Warenbahn 2 hin oder auf ihren Rand hin gelenkt
werden.
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- Patentansprüche -