DE2842295A1

DE2842295A1 - Vorrichtung zum auslenken des ansatzes einer bahn aus flexiblem material

Info

Publication number: DE2842295A1
Application number: DE19782842295
Authority: DE
Inventors: Imants Reba
Original assignee: Crown Zellerbach Corp
Current assignee: James River Corp of Nevada
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-05-23
Also published as: GB2008546B; FI69039C; AU3983278A; IT1102313B; BR7806229A; SE7811684L; FR2409220A1; FI783546A; US4136808A; NO783899L; IT7829853A0; NO148892B; GB2008546A; SE443773B; FI69039B; AT367117B; NO148892C; FR2409220B1; DE2842295C2; ATA704578A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auslenken des Ansatzes einer Bahn aus flexiblem Material in eine seitlich von dem ursprünglichen Bewegungspfad der Bahn versetzte Lage.

In den US-Patentschriften 3999696 und 4014487 sind Systeme zum Ausrichten des Endes oder des Ansatzes einer sich bewegenden Bahn in eine vorbestimmte Lage, wie den Einfädel-Eingriff mit einen Klemmspalt bildenden Walzen oder ähnlichem, beschrieben. Bei diesen Systemen wird ein Gas, wie beispielsweise Luft, unter Druck durch eine begrenzte Öffnung gelenkt, wodurch sich das Gas aufgrund des "Coanda-Effekts" an eine Strömungs-Anlageflache anlegt, auf die vorbestimmte Lage hin ausgerichtet ist und Umgebungsluft mitnimmt. Der Ansatz der Bahn wird in den Pfad des bewegten Gases gebracht und dabei mitgezogen. Das Gas bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Geschwindigkeit der bewegten Bahn und dadurch wird der Bahnansatz gerade gestreckt und in die vorbestimmte Lage gelenkt.

Bei den in den vorgenannten Patentschriften dargestellten Anordnungen wird der Bahnansatz bzw. das Bahnende von dem System aufgenommen und unmittelbar vorwärts in die gewünschte Lage gerichtet. Es gibt jedoch Verarbeitungsbedingungen, bei denen es wünschenswert ist, eine bewegte Bahn, wie beispielsweise eine Papierbahn, in eine Lage auszulenken, die seitlich zu der Richtung in der sich die Bahn bewegt versetzt ist. Eine derartige Situation tritt in Papiermaschinen auf, bei denen ein versetzter Seil-Klemmspalt verwendet werden kann, um einen Bahnansatz durch eine Reihe von Trockenzylindern oder ähnliches während des Einfädel-Betriebs zu befördern.

Durch die Erfindung wird ein System mit verhältnismäßig kostengünstigen und einfachem Aufbau geschaffen, welches das als "Coanda-Effekt" bekannte Phänomen ausnutzt, um das freie Ende oder den Ansatz einer bewegten Bahn aus flexiblem Mate-

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rial mitzunehmen, die Richtung der Bahn seitlich um die Bahnebene in einem vorbestimmten Maß zu verändern und die Bahn an eine vorbestimmte Stelle, wie beispielsweise einen Seil-Klemmspalt der gewöhnlich in Papiermaschinen oder ähnlichem verwendeten Art zu lenken.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist eine erste Bodenwand mit einem Bahneintrittsende und einem Bahn-Austrittsende, sowie eine erste, an dem Bahneintrittsende gelegene Coanda-Düse auf, um eine Gasströmung entlang der Bodenwand zum Austrittsende zu lenken. Die erste Coanda-Düse ist in der Nähe einer ersten mechanischen Vorrichtung, wie einer rotierenden Trommel angeordnet, die eine Bahnanlagefläche aufweist, um eine Bahn aus flexiblem Material in einer vorbestimmten Richtung anzuliefern. Die Bahn wird seitlich um die Bahnebene mit einem vorbestimmten ersten Versetzungswinkel ausgelenkt, während die Bahn durch die Gasströmung aus der ersten Coanda-Düse entlang der ersten Bodenwand vorwärts getrieben wird. Eine zweite Bodenwand mit einem Bahn-Eintrittsende und einem Bahn-Austrittsende ist stromabwärts von der ersten Bodenwand angeordnet und weist an seinem Bahn-Eintrittsende eine wirkungsmäßig zugeordnete zweite Coanda-Düse auf, die derart ausgebildet ist, daß sie eine Gasströmung auf das Austrittsende der zweiten Bodenwand hinlenkt. Die zweite Coanda-Düse ist im Winkel zu der ersten Coanda-Düse angeordnet, sodaß die Bahn wiederum seitlich um die Bahnebene in einem bestimmten zweiten Versetzungswinkel versetzt wird, bevor sie die vorbestimmte seitlich versetzte Lage erreicht. Der zweite Versetzungswinkel ist betragsmäßig größer als der erste Versetzungswinkel, vorzugsweise wenigstens zweimal so groß.

Durch die Erfindung wird also ein System zum Ausrichten des Ansatzes einer Bahn aus flexiblem Material in eine vorbestimmte, seitlich von dem normalen Bewegungspfad der Bahn versetz-

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te Stellung geschaffen. Das System umfaßt eine erste Coanda-Düse, die eine Gasströmung entlang einer ihr zugeordneten Schute ausrichtet und eine Bodenwand und Seitenwände aufweist, sodaß die von der Coanda-Düse hervorgerufene Gasströmung den Bahnansatz mitnimmt und bewirkt, daß der Bahnansatz sich seitlich um die Bahnebene bewegt, während er auf die vorbestimmte Stelle zugerichtet wird. Eine zweite Coanda-Düse ist stromabwärts von der ersten Coanda-Düse im Winkel zu dieser angeordnet, sodaß die Bahn wiederum seitlich um die Bahnebene um einen zusätzlichen Schritt bewegt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Geräts gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht des Geräts; und

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen von geometrischen Merkmalen der Erfindung, welche bei der Konstruktion des beschriebenen Ausführungsbeispiels verwendet werden.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste mechanische Vorrichtung in Gestalt eines Trockenzylinders 10 dargestellt. Der Trockenzylinder weist eine Bahnanlagefläche 12 zum Trocknen und Weiterführen einer Papierbahn 14 auf, wie es bereits bekannt ist. Während des normalen Betriebs kommt die Bahn 14 unmittelbar von der Bahnanlagefläche 12 her und wird an die nächste Stufe des Herstellungsvorganges weitergegeben, wobei sich die Bahn vorwärts von dem Trockenzylinder bewegt, nachdem sie die Bahnanlagefläche entlang eines vorbestimmten Pfades der Bahnbewegung verläßt. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Aufbau ist

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die Papierbahn 14 um eine herkömmlich aufgebaute Rolle 16, sowie über eine weitere Rolle 18 geführt, welche beispielsweise die Anfangswalze eines Kalanders sein kann. Hier soll angemerkt werden, daß das Gerät gemäß der Erfindung gleichermaßen in einer großen Vielzahl von anderen als der beschriebenen Arbeitsvorgänge verwendet werden kann; die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausgestaltung dient lediglich Erläuterungszwecken, da sie für eine zur Verwendung der vorliegenden Erfindung geeignete Betriebsumgebung recht typisch ist.

In der Nähe der Oberfläche 12, unterhalb der normalen Ausgangsstelle der Bahn 14 ist eine erste Coanda-Düse 24 angeordnet. Diese Düse ist vom zweidimensionalen Typ, wie die in den US-Patentschriften 3999696und 4014487 dargestellte und wird daher hier nicht im einzelnen erläutert; es soll lediglich angemerkt werden, daß die Düse einen längslaufenden Ausgangsschlitz aufweist, durch den Druckgas ausgestoßen wird, wobei die Folienfläche der Düse das ausgestoßene Gas in eine Vorwärtsrichtung lenkt, sodaß es zusammen mit dadurch mitgerissenen Umgebungsgasen entlang einer ersten, sich von der Düse wie in den vorgenannten Patentschriften gezeigt erstreckenden Bodenwand 28 entlangströmt. Von den Rändern der Wand 28 erstrecken sich Seitenwände 29 und 31 nach oben und bilden einen oben offenen Trog oder eine Schute. Für den Fall, daß die Bahn 14 bricht bzw. reißt, wird von der Bedienungsperson ein Schwanz bzw. Ansatz geformt, wie es in den beiden vorstehend angegebenen Patentschriften beschrieben ist; dieser Äisatz wird von den entlang des Wandelements 28 strömenden Gasen mitgezogen, wenn er mit dem Wandelement 28 in Eingriff gebracht wird. Die von den Wänden 28, 29 und 31 geformte Schute ist vorzugsweise an ihrem Bahn-Ausgangsende, d.h. am rechten Ende in der Fig. 1, schwenkbar angebracht, sodaß sie aus der in strichpunktierten Linien gezeigten Stellung in die mit durchgezogenen Linien gezeigte Stellung geschwenkt werden kann, wobei sie die Bahn (die sich

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von dem Trockenzylinder nach unter bewegt) in Eingriff mit der durch die Düse 24 hervorgerufenen Gasströmung bringt.

Während sich der Bahnansatz entlang der Wand 28 bewegt werden die Gasströmung und die Bahn seitlich um einen vorbestimmten Winkel £< um die Bahnebene durch die Wand 29 versetzt, welche quergeneigt wird. Wenn der Ansatz der Bahn am Ende der Wand 28 angelangt, wird er durch die von einer zweiten Coanda-Düse 30 erzeugte Gasströmung mitgenommen; dieser zweiten Coanda-Düse ist eine zweite Bodenwand 32 zugeordnet. Vorzugsweise erstrekken sich Seitenwände 33 und 35 aufwärts von den Rändern der Wand 32.

An dem Ende der Walze 18 ist ein Seil 36 angeordnet, welches mit einem um eine Scheibe 38 geführten Seil 37 einen Klemmspalt bildet; die Seile formen einen Klemmspalt, durch den der Bahnansatz in bekannter Weise hindurchgehen soll. Wie insbesondere mit Bezug auf die Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Seil-Klemmspalt an dem äußersten Ende der Walze 18 angebracht, d.h., er ist seitlich von dem normalen Bewegungspfad derBahn 14 versetzt. Wenn die Bahn durch die beiden Coanda-Düsen unmittelbar vorwärts gerichtet werden sollte, würde der Ansatz den Seil-Klemmspalt völlig verfehlen und ein erfolgreiches Einfädeln der Maschinenteile denödie Seile zugeordnet sind, könnte nicht erfolgreich ausgeführt werden.

Gemäß der Erfindung ist die zweite Coanda-Düse bezüglich der ersten Coanda-Düse in einem Winkel ö<₂angeordnet. Die Winkelversetzungeny und^S werden wie folgt berechnet: der erste Schritt besteht darin, die wahre Länge (T ) des Pfades der Bahn zu bestimmen (siehe Fig. 1, 3 und 4):

T_L = L₁ + L₂

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wobei L₁ und L₂ in der Fig. 1 definiert sind.

Der zweite Schritt besteht in der Bestimmung der Versetzungsentfernung 0 :

0_φ = Entfernung von der Kante der Bahn zu der gewünschten vorbestimmten Stellung, d.h. der Mittellinie des Seil-Klemmspaltes zuzüglich der halben Bahnansatz-Breite. (2)

Als nächstes bestimmt die wahre Länge T_T und die Versetzung O_T den gesamten Ansatz-Seitenversetzungswinkel β:

= tan

β (3)

Versuche haben gezeigt, daß die Ansatz-Seitenversetzung vor zugsweise in zwei Schritten herbeigeführt wird. Zuerst wird um den Winkel O^ und dann um einen Winkel 0(₂ versetzt.

Die Verhältnisse zwischen (X₁ , O<₂ und β sind wie folgt:

und (^₁ = 1/2 (X₂

Die Bestimmung der Winkel 0( ₁ und 0(₂ ist ein iterativer Vorgang. Zur Darstellung der Entwurfsverfahren wird nun ein numerisches Beispiel ausgeführt.

Gegeben: L₁ = 53,34 cm (21 Zoll)
L₂ = 121,92 cm (48 Zoll)

a) Dabei ergibt sich aus Gleichung (1) T_L = 175,26 cm (69 Zoll)

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Wenn weiter gegeben ist: Ansatzbreite 20,32 cm (8 Zoll) Entfernung von der Kante der Bahn zur Mittellinie des Seil-Klemmspaltes Π,18 cm (7 Zoll), dann ergibt sich weiter

b) aus Gleichung (2) 0_T = 27,94 cm (11 Zoll)

c) aus der Gleichung (3):

tanß = 11 = 0,15942
=9° 03 ■

d) wenn weiter mit Bezug auf Fig. 4 gegeben sind:

N = Breite der Aufnahmedüse = 6,35 cm (2 1/2 Zoll)

0₁ = seitliche Versetzung durch das erste Wandelement 28,

0₂ = seitliche Versetzung durch das zweite Wandelement und 0_T = O₁ + O₂ (5) dann ergibt sich

L₁-N =53,34 cm - 6,35 cm = 46,99 cm L₂ = 121,92 cm

(L₁ - N) tan O^ ₁ = O₁ (6)

^L2 tan οζ ,, = 0_o

e) Da bekannt ist, daß

<X-|</3 / 0< 2^ß ^und °*2 ⁼²^i und angenommen sei 0( .. =5,5°, 0(~ = erfolgt aus den Gleichungen (6) und (7) °1 ⁼ 46,99cm tan 5° 30' = 4,52374 cm °2 ⁼ 121,92cm tan 11° = 23,6982 cm

Aus der Gleichung (5) ergibt sich:

0_ = O₁ + O₂ = 28,19654 cm; dieser Wert ist nahe genug an

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dem erforderlichen Wert von 97,94 cm (11 Zoll). Daher wird der Entwurf der Wandelemente der Coanda-Düse auf die Werte D^₁ = 5,5° und <*₂ = 11° aufgebaut.

Die Fig. 2 fasst Entwurfsmerkmale zusammen und zeigt, daß der Krümmungsradius R, um den sich der Bahnansatz in der horizontalen Ebene biegt der folgenden Beziehung entspricht:

- 1

^R ~ 2

2 sin

Die nachstehende Tabelle umfasst die Abmessungs-Kennwerte von fünf Papiermaschinen-Einfädelvorrichtungen, die entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre konstruiert worden sind. Hierzu soll angemerkt werden, daß die Abmessungserfordernisse für jede Papiermaschine oder eine andere Anlage verschieden sind.

Nr.	«1	/Grad	"2	/Grad
1		10		20
2		2,5		5
3		6		12
4		3		6
5		6		12

./cm L₂/cm R/cm

44,1325 82,55 55,245

78,74 118,11 415,29

50,8 29,21 106,68

43,815 121,92 179,07

50,8 52,07 106,68

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Leerserte

Claims

MÜLLER-ΒΟΗ B · DEUEEL

PiTE NTiNWiIIE

· KFiRTEL

Crown Zellerbach Corporation One Bush Street, San Francisco Ca. 94119 / USA

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORfi (PATENTANWAUTVON 1027-1975) DR. PAUL DEUFEL, DIPL.-CH EM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

S/C 20-51
Hl/He

Vorrichtung zum Auslenken des Ansatzes einer Bahn aus flexiblem Material

Patentansprüche

Vorrichtung zum Auslenken des Ansatzes einer Bahn aus flexiblem Material in eine seit Lieh von dem ursprünglichen Bewegungspfad der Bahn versetzte Lage, gekennzeichnet durch

- eine erste Bodenwand mit einem Bahneintrittsende und einem Bahnaustrittsende,

- Seitenwände, die sich von der ersten Bodenwand aufwärts erstrecken, und

- durch eine erste Coanda-Düse, die an dem Bahneintrittsende der ersten Bodenwand angeordnet ist, um eine Gasströmung entlang der ersten Bodenwand auf deren Bahnaustrittsende hin zu lenken, wobei die erste Bodenwand und die Seitenwände bezüglich der ersten Coanda-Düse und mit dieser zu-

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sammenwirkend derart angeordnet sind, daß der Bahnansatz
durch die Gasströmung entlang der ersten Bodenwand mitgenommen und seitlich um die Bahnebene in einem vorbestimmten ersten Versetzungswinkel ausgelenkt wird, während sie auf die vorbestimmte seitlich versetzte Lage ausgerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Bodenwand mit einem Bahneintrittsende und einem Bahnaustrittsende stromabwärts von der ersten Bodenwand angeordnet ist, daß die zweite Bodenwand an ihrem Bahneintrittsende eine hierzu wirkungsmäßig zugeordnete zweite
Coanda-Düse aufweist, die zur Ausrichtung einer Gasströmung
auf das Austrittsende der zweiten Bodenwand ausgebildet ist, daß die zweite Coanda-Düse bezüglich der ersten Coanda-Düse
im Winkel angeordnet ist, wodurch die Bahn wiederum seitlich um die Bahnebene in einem vorbestimmten zweiten Versetzungswinkel ausgelenkt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Versetzungswinkel einen größeren Betrag aufweist, als der erste Versetzungswinkel.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Versetzungswinkel ungefähr zweimal so
groß ist wie der erste Versetzungswinkel.
5. Vorrichtung, gekennze Lehnet durch

- erste mechanische Einrichtungen mit einer Bahnanlagefläche zur Anlieferung einer Bahn aus flexiblem Material in einer vorbestimmten Richtung,

- zweite mechanische Einrichtungen mit einer Bahnanlagefläche

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die von der ersten mechanischen Einrichtung im Abstand angeordnet sind und eine spaltbegrenzende Einrichtung aufweisen, welche seitlich von der Bahnanlagefläche der ersten mechanischen Einrichtungen seitlich versetzt ist, und

- eine zwischen den ersten und den zweiten mechanischen Einrichtungen angeordnete Vorrichtung zur Überführung eines Bahnansatzes zwischen diesen, welche Vorrichtung wenigstens eine Coanda-Düse zur seitlichen Versetzung des Bahnansatzes um die Bahnebene aufweist, während der Bahnansatz unter dem Einfluß der von der Coanda-Düse hervorgerufenen Gasströmung angetrieben ist, sodaß der Bahnansatz zu der spaltbegrenzenden Anordnung der zweiten mechanischen Einrichtungen hingelenkt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltbegrenzende Anordnung ein bewegliches flexibles Glied und ein weiteres bewegliches Element aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Coanda-Düsen nacheinander zwischen den ersten und den zweiten mechanischen Einrichtungen angeordnet sind, und daß die Coanda-Düsen im Winkel zueinander versetzt sind, sodaß sie die Bahn sequentiell seitlich derart auslenken, daß sie in wirkungsmäßigen Eingriff mit der spaltbegrenzenden Anordnung gebracht werden.
8. Verfahren zum Auslenken des Ansatzendes einer Bahn aus einer ersten Lage in eine zweite seitlich von der ersten Lage versetzte Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Coanda-Düse mit einem länglichen Fluid-Strömungsausgangsschlitz zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordnet wird,

- daß ein Druckgas durch den Fluid-Strömungsausgangsschlitz

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der ersten Coanda-Düse geleitet wird, sodaß hierdurch entlang einer ebenen Wand in der Nähe der ersten Coanda-Düse eine Gasströmung herbeigeführt wird,

- daß der Bahnansatz und die von der ersten Coanda-Düse hervorgerufene Gasströmung miteinander wirkungsmäßig in Eingriff treten, und

- daß der Bahnansatz durch die Gasströmung vorwärts getrieben wird, sodaß der Bahnansatz seitlich um die Bahnebene versetzt wird, während er in Richtung auf die zweite Lage durch die Gasströmung angetrieben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Coanda-Düse mit einem länglichen Fluid-Strömungsausgangsschlitz zwischen der ersten Coanda-Düse und der zweiten Lage angeordnet wird, daß der zweite Coanda-Düsenschlitz im Winkel bezüglich des ersten Coanda-Düsenschlitzes versetzt ist, daß ein unter Druck stehendes Gas durch den Fluid-Strömungsausgangsschlitz der zweiten Coanda-Düse geleitet wird, sodaß hierdurch eine Gasströmung entlang einer zweiten ebenen Wand in der Nähe der zweiten Coanda-Düse hervorgerufen wird, und daß der Bahnansatz in der Gasströmung der zweiten Coanda-Düse mitgeführt wird, nachdem der Bahnansatz durch die erste Coanda-Düse angetrieben worden ist, um den Bahnansatz zusätzlich um die Bahnebene seitlich zu versetzen, während er auf die zweite Lage hin fortschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Coanda-Düsen derart angeordnet sind, daß die zweite Coanda-Düse den Bahnansatz um einen vorbestimmten Winkel versetzt, der ungefähr zweimal so groß ist, wie der vorbestimmte Winkel, um den der Bahnansatz durch die von der ersten Coanda-Düse hervorgerufene Gasströmung seitlich versetzt worden ist.

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