DE3104656C2

DE3104656C2 - Bahnumlenkvorrichtung

Info

Publication number: DE3104656C2
Application number: DE3104656A
Authority: DE
Inventors: Larry E. Rockford Ill. Curtin
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1981-02-10
Publication date: 1987-04-23
Also published as: JPS56127535A; CA1137528A; GB2068876A; SE445206B; JPS5915870B2; IT1142301B; FR2475510A1; SE8100855L; IT8147761A0; GB2068876B; DE3104656A1; FR2475510B1; US4288015A

Abstract

Eine berührungslose Bahnablenkführung umfaßt ein Führungselement (8), das sich quer zur Bahn erstreckt und längs der Richtung, in der sich die Bahn bewegt, bogenförmig gekrümmt ist. Die Bahn schwebt nahe der konvexen Oberfläche (9) des Führungselementes auf einem Luftfilm, der durch langgestreckte Luftdüsen längs des Umfanges der Fläche gebildet wird. Ein Paar langgestreckte Kantenstrahlauslässe (31, 32) erstreckt sich parallel längs jeder Kante der Bahn von der einen zur anderen Düse. Ein Kantenstrahlauslaß (32) von jedem Paar steht in einem geringen Abstand außerhalb von der benachbarten Bahnkante, während der andere Auslaß (31) in einem geringen Abstand inwärtig von der Kante liegt. Die beiden Kantenstrahlauslässe (31, 32) von jedem Paar geben Luft längs der Oberfläche (9) in Breitenrichtung der Bahn zum anderen Paar Kantenstrahlauslässen ab. Diese Kantenstrahlauslässe bewirken eine Einsparung der für die Drucklufterzeugung erforderlichen Energie unter gleichzeitiger Schaffung eines stetigeren Laufes der Bahn.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bahnumlenkvorrichtung zur berührungslosen Abstützung und Führung einer Bahn der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine gattungsgemäße Bahnumlenkvorrichtung ist bereits aus der GB-PS 13 07 695 bekannt.
Bei dieser bekannten berührungslosen Bahnumlenkvorrichtung entweicht ein Großteil der aus den Luftaustrittsdüsen ausgegebenen Druckluft aus den Bereichen der beiden Bahnkanten. Dieses führt zu einem großen Verbrauch an Druckluft, wie zu einem instabilen Lauf der Bahn, wie zu einer unbefriedigenden Führung der Bahn.
In der DE-OS 29 32 794 (nachveröffentlichter Stand der Technik gemäß § 3, Abs. 2, PatG) ist eine Bahnumlenkvorrichtung zur berührungslosen Abstützung und Führung einer Bahn beschrieben, welche am Beginn und am Ende ihres Umlenkbereiches quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende Luftaustrittsdüsen und außerdem im Bereich der beiden Bahnkanten jeweils eine schlitzförmige Luftaustrittsdüse aufweist. Die aus den beiden bahnkantenseitigen Luftaustrittsschlitzen austretenden Luftströme hemmen den Abfluß von Druckluft und üben einen positiven Einfluß auf die berührungslose Führung der Bahn aus.
Die in der DE-OS 29 32 794 beschriebene Bahnumlenkvorrichtung hat jedoch einen beträchtlichen Energiebedarf (Druckluftbedarf) und gewährleistet keinen stabilen Lauf der Bahn.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Umlenkvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß bei wesentlicher Einsparung von Energie ein stabiler Lauf und eine bessere Führung der Bahn erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß wider Erwarten der Druckluftverbrauch (Energieverbrauch) herabgesetzt ist und daß die Bahn einen stabileren Lauf und eine verbesserte Führung zeigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Bahnumlenkvorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Endbereich der Bahnumlenkvorrichtung in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 einen Schnitt parallel zur Laufrichtung der Bahn durch die Bahnumlenkvorrichtung in weiter vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Schnittlinie 4-4 in Fig. 1,
Fig. 5 einen Teilschnitt längs der gleichen Schnittlinie wie bei Fig. 4, jedoch in vergrößertem Maßstab, und
Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 4 durch eine modifizierte Ausführungsform.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 5 allgemein eine erfindungsgemäße Bahnumlenkvorrichtung, mit der eine in Längsrichtung laufende Bahn 6 aus Papier oder dgl. bogenförmig umgelenkt wird.
Die Bahn 6 hat gerade und parallele Seitenkanten 7, so daß sie eine bestimmte konstante Breite über ihre gesamte Länge aufweist, und bewegt sich in eine Richtung parallel zu den Kanten 7.
Die Bahnumlenkvorrichtung 5 umfaßt ein Führungselement 8, das aus einem Metallblech bestehen kann. Das Führungselement 8 ist in Richtung des Laufes der Bahn 6 bogenförmig gekrümmt, während es sich quer zu dieser Richtung seitlich über die Kanten 7 der Bahn hinaustreckt. Die konvexe Oberfläche 9 des Führungselementes 8 ist natürlich diejenige, die die Führung der Bahn 6 bewirkt, wobei die Bahn in einem kleinen Abstand (1,6 bis 3,2 mm) von der Oberfläche schwebt.
Das Führungselement 8 stellt eine Wand von einer Luftkammer 10 dar, welche ansonsten durch Seitenplatten 11, eine Rückwand 12 und einen Druckluftkanal 13 begrenzt wird. Achsen 14, die aus den Seitenplatten 11 herausragen und im wesentlichen übereinstimmend mit der Krümmungsachse der Führungsfläche 9 angeordnet sind, dienen der Befestigung der Bahnumlenkvorrichtung 5 an einem Maschinenrahmen.
Der Kanal 13, durch den Druckluft in die Luftkammer 10 eingeführt wird, erstreckt sich längs des Bodens der Luftkammer 10 und weist an seiner Oberseite längs seiner Länge in Abstand voneinander liegende Auslaßöffnungen 15 auf, die sich in die Luftkammer 10 öffnen.
Der Druckluftfilm, auf dem die Bahn 6 schwebend während ihres geführten Laufes auf der Oberfläche 9 gehalten ist, wird durch Luftaustrittsdüsen 16, 17, 31 längs des Flächenumfanges gebildet. Die Luftaustrittsdüsen 16, 17, 31 erstrecken sich von der Luftkammer 10 durch das Führungselement 8. Die aus den Düsen 31 austretende Luft wird durch den Druck unter der Bahn nach außen abgelenkt und bildet im Ergebnis einen Vorhang, der den Druckluftfilm unter der Bahn einschließt. Der Luftstrom 36, der aus jeder an der außenseitig der Kante 7 liegenden Austrittsdüse 32 austritt und gegen die benachbarte Bahnkante 7 gerichtet ist, verringert die Auswärtsströmung der Druckluft von den inseitig der Bahnkante 7 liegenden Austrittsdüsen 31 und schafft eine Abstützung für die Bahn im Bereich zwischen der Bahnkante 7 und der inseitig der Kante 7 liegenden Luftaustrittsdüse 31. Dieser Luftstrom wird von der gekrümmten Oberfläche 9 durch die von der Unterseite der Bahn nach außen strömende Druckluft radial nach außen abgelenkt.
Die Luftaustrittsdüsen 18, die zwischen den Austrittsdüsen 16 und 17 angeordnet sind, können aus einer Reihe von Bohrungen bestehen, die sich vom Luftraum 10 durch das Führungselement 8 erstrecken und zu einer Reihe ausgerichtet sind, die sich in Längsrichtung parallel zu den langgestreckten Luftaustrittsdüsen 16 und 17 erstrecken. Das Vorsehen der Luftaustrittsdüsen 18 zwischen den Austrittsdüsen 16 und 17 ergibt eine stetigere Bewegung der Bahn 6 längs der Bahnumlenkvorrichtung 5, ohne daß ein Durchhängen oder Flattern eintritt. Wenn die Bohrungen, die die Austrittsdüsen 18 darstellen, sämtlich eine gleichförmige Größe haben, können sie alle normalerweise in gleichmäßigem Abstand voneinander stehen. Für gewisse Arten von Bahnen kann es jedoch erwünscht sein, die Abstände zwischen den Bohrungen an den Enden der Reihe etwas zu verringern, um hierdurch eine Erhöhung des Druckes unter den Randbereichen der Bahn zu erhalten.
In diesem Zusammenhang versteht es sich, daß es eine gewisse Zone an der Führungsfläche 9 gibt, die von der Bahn 6 normalerweise überdeckt wird, und wenn die Bahn ordnungsgemäß läuft, stimmen die Kanten 7 der Bahn mit den imaginären Grenzlinien 7&min; dieser Zone überein, d. h. die Grenzlinien liegen parallel zueinander und erstrecken sich längs der Krümmung der Oberfläche 9 in Laufrichtung der Bahn 6.
Zwei Paare von langgestreckten, sich parallel zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Luftaustrittsdüsen 31, 32 sind im Führungselement 8 vorgesehen, wobei jedes Paar nahe einer Kante 7 der Bahn und damit nahe der betreffenden vorerwähnten Grenzlinie 7&min; angeordnet ist. Alle diese kantennahen Luftaustrittsdüsen 31, 32 öffnen sich in die Luftkammer 10 und erstrecken sich durch das Führungselement 8, wobei jeder Auslaß lang genug ist, um sich längs der Krümmung der Führungsfläche 9 parallel zu den vorerwähnten Grenzlinien 7&min; im wesentlichen von der einen Luftaustrittsdüse 16 zur anderen Luftaustrittsdüse 17 zu erstrecken. Somit liegt nahe jeder Bahnkante 7 eine Luftaustrittsdüse 31 inseitig der Kante 7 und eine Luftaustrittsdüse 32 außenseitig der Kante 7 vor, wobei die Austrittsdüse 31 in einem normalerweise von der Bahn abgedeckten Bereich und die Austrittsdüse 32 kurz außerhalb dieses Bereiches angeordnet ist. Es versteht sich, daß der Abstand zwischen den beiden inseitigen Luftaustrittsdüsen 31 um einen kleinen Betrag geringer als die Breite der Bahn 6 ist, während der Abstand zwischen den beiden außenliegenden Luftaustrittsdüsen 32 um einen etwa gleichen Betrag größer als die Breite der Bahn ist. Gewöhnlich beträgt der Abstand zwischen jeder kanteninseitigen Austrittsdüse 31 und der benachbarten kantenaußenseitigen Austrittsdüse 32 ca. 25,4 mm bei einer Bahnbreite im Bereich von 914 bis 1016 mm.
Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, wird die Druckluft, die aus den kantennahen Luftaustrittsdüsen 31 und 32 austritt, welche nahe einer Grenzlinie 7&min; liegen, quer zur Führungsfläche 9 in Richtung zum der anderen Bandkante 7 zugeordneten Paar kantennaher Luftaustrittsdüsen 31, 32 und damit quer nach innen in bezug auf die Bahn 6 gerichtet.
Es versteht sich, daß der kombinierte Effekt der Luftströme 35, 36, die aus den betreffenden Luftaustrittsdüsen 31 und 32 austreten, darin besteht, daß der Druckluftfilm unter der Bahn in nahezu der gleichen effektiven Weise wie bei den Düsen 16, 17 eingefangen wird, und dennoch zwischen der Bahnkante 7 und der inneren Luftaustrittsdüse 31 eine angemessene Abstützung der Bahnrandbereiche vorliegt. Dies ergibt eine wesentliche Herabsetzung der Druckluftmenge (m³/min), die durch die Luftkammer 10 gepumpt werden muß, um die Bahn in einem angemessenen Schwebezustand zu halten. Vergleiche bei einer Bahn von 965 mm Breite zeigen, daß bei Vorsehen von lediglich einer einzelnen kantenseitigen Luftaustrittsdüse an jeder Seite der Bahn, die etwas außerhalb von jeder Bahnkante 7 entsprechend den außenliegenden Luftaustrittsdüsen 32 angeordnet ist, eine Leistung von 4,5 kW aufgebracht werden muß, um für das Aufschweben der Bahn einen ausreichenden Luftdruck vorzusehen. Dagegen ist beim erfindungsgemäßen Vorsehen von zwei kantenseitigen Luftaustrittsdüsen 31 und 32 längs jeder Bahnkante in der vorbeschriebenen Weise eine Leistung von nur 3,5 kW aufzubringen. Der geringere Leistungsbedarf ist Folge des Umstandes, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung sowohl ein geringerer Luftdurchsatz als auch ein geringerer Luftdruck verwendet werden kann. Trotz dieses geringeren Energieverbrauches zeigt die Bahn keine Neigung zum Durchhängen oder Flattern bei ihrer Bewegung um die Bahnablenkführung, und dies wurde nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn sich die Bahnspannung oder der darunter befindliche Luftdruck änderten. Im Ergebnis wurde eine stetige Kurve mit keiner Neigung zur Faltenbildung erhalten.
Bei der vorerwähnten und in der deutschen Patentanmeldung P 29 32 794 beschriebenen berührungslosen Bahnumlenkvorrichtung ergibt sich häufig, daß die Randbereiche der Bahn schlecht in Nähe der Düsenaulässe 16 und 17, die sich quer über die Bahn erstrecken, abgestützt werden, auch wenn Kantendüsen entsprechend den äußeren Luftaustrittsdüsen 32 bei der Erfindung vorlagen. Bei dem erfindungsgemäßen Vorsehen von zwei Austrittsdüsen 31, 32 je Bahnkante wird dagegen die Bahn gleichförmig schwebend von der Druckluft über die gesamte Breite und Krümmung der bogenförmigen Führungsfläche 9 getragen.
Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt auch eine bessere Führung der Bahn sowie eine Stabilisierung der Bahn gegen ein übermäßiges Abdriften der Bahn von einer Seite zur anderen Seite. An der Seite, zu der hin die Bahn abdriftet, erstreckt sich die Bahn weiter über die innenliegende Luftaustrittsdüse 31 und damit näher zu der äußeren Luftaustrittsdüse 32 mit dem Ergebnis, daß der Luftdruck unter dem Randbereich der Bahn an dieser Stelle ansteigt. Zwischenzeitlich ergibt sich ein Abfall des Luftdruckes unter dem gegenüberliegenden Randbereich der Bahn. Wenn eine Bahnkante sehr nahe an die äußere Luftaustrittsdüse gelangt, entsteht ein beträchtlicher Anstieg der Abstützung unter dieser Kante, und dies verschwenkt die Bahn in eine geneigte Lage zur Führungsfläche 9, so daß die Bahn kantenmäßig zurück in ihren vorgegebenen Weg gleitet.
Die kantennahen Luftaustrittsdüsen 31 und 32 sind durch langgestreckte, streifenförmige Elemente 40, 41, 42 und 43 gebildet, die jeweils über ihre Länge gekrümmt sind, so daß sie eine äußere Oberfläche 9&min; ausbilden, die Teil der Führungsfläche 9 darstellt. Jedes einzelne streifenförmige Element 40, 41, 42, 43 ist durch Leisten 44 abgestützt, die sich quer zum Element erstrecken und längs ihrer Länge in Abständen voneinander liegende Schraubenbohrungen aufweisen.
Die streifenförmigen Elemente 40 haben einen rechteckförmigen Querschnitt und dienen als Abstandshalter, die, je nach Erfordernis, so positioniert werden können, daß die richtige Lage der Kantenstrahldüsen 31, 32 in bezug auf die Kanten 7 der laufenden Bahn vorliegt.
Die streifenförmigen Elemente 41, 42, 43 bilden die eigentlichen Luftaustrittsdüsen 31, 32. Jedes streifenförmige Element 41 hat eine flache Seite, die an dem Abstandsstreifen 40 anliegt, während die andere Seite, wie im Querschnitt bei 47 angedeutet, konkav gekrümmt ist. Jedes streifenförmige Element 43 ist in gleicher Weise mit einer flachen Seite versehen, die an einem Abstandsstreifen 40 anliegt, während die andere Seite ein konvex gekrümmtes Querschnittsprofil 48 bildet, das komplementär zur konkav gekrümmten Fläche 4 des streifenförmigen Elements 42 ausgebildet ist. Jedes streifenförmige Element 42 hat eine konkav gekrümmte Fläche 47 und eine konvex gekrümmte Fläche 48. Die einzelnen Elemente 41, 42, 43 sind so angeordnet, daß jede konkav gekrümmte Fläche 47 mit einer benachbarten konvex gekrümmten Fläche 48 unter Bildung eines genau ausgerichteten Strahlauslasses zusammenwirkt.
Schrauben 49 zur Befestigung der die Auslässe bildenden Elemente 41, 42, 43 an den querliegenden Stützleisten 44 erstrecken sich durch Löcher 51 in den betreffenden Elementen 41, 42, 43. Jedes Loch ist dabei quer zur Längsrichtung des Elementes, in dem es ausgebildet ist, verlängert, so daß die Querpositionen der Elemente 41, 42, 43 in gewissem Umfang verstellt werden können, um dadurch die relative Breite der kantennahen Luftaustrittsdüsen 31, 32 verstellen zu können.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 6 umfaßt das Führungselement 8 eine Vielzahl von Elementen 42, die längs der Breite der Führung nebeneinanderliegend angeordnet sind. Diese Elemente schaffen eine Vielzahl von parallelen schlitzförmigen Auslässen, wobei jeder dieser Auslässe ausgewählt werden kann, um als innere bzw. äußere kantennahe Luftaustrittsdüse 31 und 32 je nach Breite der zu bewegenden Bahn zu dienen. Die beiden Schlitze, die inwärtig nahe den betreffenden Kanten 7 der Bahn liegen, stellen daher die kanteninseitigen Luftaustrittsdüsen 31 dar. In manchen Fällen können die restlichen Schlitze, die sich unter der Bahn befinden, offengelassen werden, oder sie können durch eine interne Ventil- oder Unterbrechungsanordnung verschlossen werden. Falls jedoch eine bestimmte Bahn schmaler als die breiteste für die Umlenkvorrichtung 5 veranschlagte Bahn ist, können zwei oder mehrere Schlitze außerhalb jeder Kante 7 der Bahn vorliegen, wobei mit Ausnahme von einem Schlitz sämtliche anderen Schlitze gesperrt sein sollten. Dies kann einfach dadurch erfolgen, daß man die nicht benötigten Schlitze, wie bei 52, mit einem Band abdeckt. Natürlich bleibt der eine Schlitz, der außerhalb nahe jeder Kante 7 der Bahn liegt, offen, um als kantenaußenseitige Luftaustrittsdüse 32 zu dienen.
Durch die Erfindung wird somit eine berührungslose Bahnablenkführung geschaffen, mit der sich Energie einsparen läßt, indem weniger Druckluft bei geringerem Druck als bei ähnlichen bekannten Vorrichtungen erforderlich ist. Dennoch gewährleistet die Führung einen stetigen Lauf der Bahn mit guter kantenmäßiger Spurhaltung und keiner Neigung zur Faltenbildung oder zum Auftreten von Schlagbewegungen.

Claims

1. Bahnumlenkvorrichtung zur berührungslosen Abstützung und Führung einer Bahn, mit einer zur Bahn konvex gekrümmten Oberfläche, wobei am Beginn und am Ende des Umlenkbereiches quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende, gegeneinander gerichtete Luftaustrittsdüsen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Bahnkante (7) ein Paar von langgestreckten, sich parallel zur Bahnlaufrichtung über den Umlenkbereich erstreckenden Luftaustrittsdüsen (31, 32) zugeordnet ist, wobei der Abstand der jeweils äußeren Luftaustrittsdüsen (32) in geringem Maß größer als die Bahnbreite ist,
und der Abstand der jeweils inneren Luftaustrittsdüsen (31) in geringem Maß kleiner als die Bahnbreite ist
und daß die Luftaustrittsdüsen (31, 32) so ausgelegt sind, daß die Austrittsöffnungen jeweils auf die der gegenüberliegenden Bahnkante (7) zugeordneten Luftaustrittsdüsen gerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite des Umlenkbereiches verteilt eine Vielzahl weiterer sich parallel zu den Bahnkanten (7) erstreckender Luftaustrittsdüsen vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der sich parallel zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Luftaustrittsdüsen (31, 32) veränderbar ist.