DE3111744C2

DE3111744C2 -

Info

Publication number: DE3111744C2
Application number: DE3111744A
Authority: DE
Inventors: Vesa Turku Fi Koponen; Yngve Turke Fi Lindstroem
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Oy
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1987-06-25
Also published as: FI60261B; CA1165340A; FI60261C; US4384666A; SE449234B; JPS6346199B2; SE8101927L; JPS56148992A; DE3111744A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überdruckdüse zur Behandlung von Bahnen gemäß Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Überdruckdüsen dieser Art sind zum berührungslosen Tragen und Behandeln, wie z. B. zum Trocknen, Beheizen und Kühlen von Papier- und anderen fortlaufenden Bahnen bestimmt.

Bei den bisher bekannt gewordenen Überdruckdüsen bildet die Ausgangsrichtung der Strahlen mit der Bahn einen Win kel von 90°, so daß die Strahlen die Bahn zum Teil unmit telbar und zum Teil erst erreichen, wenn sie sich von der Leitfläche gelöst haben, wie sich aus der CH-PS 5 36 772 und der nicht vorveröffentlichten DE-OS 29 41 324 ergibt. Nach dem Lösen von der Leitfläche bilden die Strahlen im Bereich der Vertiefung eine Wirbelzone, die genauso wie die direkt auf die Bahn treffenden Strahlen den Trocken effekt fördern sollen. Die auf die Bahn gerichtete Kraft der Überdruckdüsen ist relativ groß. Mit Überdruckdüsen können daher schwere und völlig ungespannte Bahnen behan delt werden. Die bekannten Überdruckdüsen richten jedoch scharfe Strahlen im wesentlichen senkrecht auf die Bahn, wodurch sie so eine ungleichmäßige Verteilung des Wärme übergangskoeffizienten in Längsrichtung der Bahn verursa chen, was häufig zu Qualitätsschäden in der zu behandeln den Bahn führt.

Außerdem ist ein abreißender Strahl auch so instabil, daß er z. B. durch den Einfluß des Bahnverlaufs direkt in den Saugbereich zwischen den Düsen umkippen kann, ohne dabei auf die zu behandelnde Bahn zu treffen. Dabei berührt das geblasene Gas die Bahn überhaupt nicht und der Wärmeüber gang verringert sich. Diese Erscheinung wird auch in der US-Patentschrift Nr. 35 49 070 beschrieben. Ein sich in dieser Weise instabil verhaltender Strahl verursacht außer einem verringerten Wärmeübergangskoeffizienten auch Stö rungen im Bahnverlauf, was seinerseits oft ein Festsetzen der Bahn an den Düsenflächen verursacht.

Es ist ferner unter dem Titel "Eperiments on the Separa tion of a Fluid Jet from a Curved Surface" (The American Society of Mechanical Engineers, Advances in Fluidics, 1967) eine wissenschaftliche Studie veröffentlicht worden, bei der an einer Düse mit anschließender gekrümmter Leitfläche die durch den Coanda-Effekt bedingte Ablenkung des Gas strahls aus seiner ursprünglichen Austrittsrichtung in Abhängigkeit von der Reynoldszahl bestimmt wurde. Dabei ergab sich mit zunehmender Reynoldszahl eine Vergrößerung der Ablenkung. Außerdem wurde festgestellt, daß der Strahl nach dem Ablösen von der Leitfläche zunächst noch laminar blieb und dann turbulent wurde, wobei mit zunehmender Reynoldszahl der turbulente Abschnitt näher an den Ablö sepunkt heranrückte und schließlich der turbulente Strahl infolge Druckabfalls weiter der Leitfläche folgte. Die maximal gemessene Ablenkung betrug 70°.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überdruckdüse gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß direkt auf die Bahn gerichtete Gasstrahlen vermieden werden und eine schonungsvollere gleichförmige Bahnbehandlung er reicht wird. Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch diese Maßnah me wird erreicht, daß frühestens nach Ausrichtung der Gasstrahlen parallel zur Bahnrichtung, d. h. erst in der Vertiefung ein Ablösen oder Abreißen des Gasstrahls von der Oberfläche möglich ist, also keine Strahlen unmittel bar, d. h. senkrecht auf die Bahn treffen. Der Wärmeüber gangskoeffizient wird auch zwischen den Düsenspalten ver gleichbar gut. Da auf die Bahn keine scharfen Strahlen gerichtet sind und da aufgrund der vollständigen Aus richtung der Strahlen ein Umkippen der Strahlen in Gegen richtung verhindert wird, wird ein gleichmäßiger und nicht flatternder Lauf der Bahn erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf ein in den Figuren der Zeichnung dargestelltes Aus führungsbeispiel beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Überdruck düse in perspektivischer Darstellung.

Fig. 2 zeigt die Geometrie einer Überdruckdüse nach Fig. 1.

Die Überdruckdüse nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem Düsenkasten, aus dessen Innenraum 10 ein Gas durch Öffnun gen 11 in Seitenräume 12 und 13 der Überdruckdüse geführt wird, die von den Innenwänden 14, 15 und Außenwänden 20 und 21 der Düse begrenzt werden. Die Innenwände 14 und 15 sind im oberen Teil z. B. im wesentlichen in Form eines Kreisbogens (Radius R ₁) und danach z. B. im wesentlichen in Form eines Kreisbogens (R ₂) zueinander hin gebogen. Dadurch entsteht eine Leitfläche 16, über die die Bahn W in Richtung B (im Abstand Δ) läuft. Die gegeneinander gerichteten ebenen Teile 22, 23 der Außenwände 20, 21 begrenzen zusammen mit den bogenförmigen Leitflächen (Ra dius R ₁) der Innenwände 14 und 15 die Düsenspalte 17 und 18. Die Düsenspalte 17 und 18 sind unter einem Winkel α an den bogenförmigen Teilen der Wände 14 und 15 angeord net, der Winkel zwischen der Austrittsrichtung S ₁ der aus den Düsenspalten 17 und 18 ausströmenden Gasstrahlen und der Ebene von Bahn W gebildet wird und der gleichzeitig auch der Bogenabschnitt der Leitfläche von der Austritts öffnung der Düsenspalte 17, 18 bis zur Ebene L-L ist. Die theoretische Ebene L-L begrenzt gleichzeitig die unter ihr befindliche Vertiefung 19, die erfindungsgemäß als Beruhi gungszone dient, in der die in entgegengesetzten Rich tungen strömenden Gasstrahlen v ₁ aufeinandertreffen, wodurch in Laufrichtung B der Bahn W ein die Bahn W tragendes Luftkissen gebildet wird. Im Bereich der Ver tiefung 19 ist der Bogenradius R ₂ der Tragfläche 16 zweck mäßig wesentlich größer als der Bogenradius R ₁ der Leit flächen

Wesentlich ist bei der Erfindung, daß der genannte Winkel α so gewählt ist, daß ein Abreißen der Strömungen P ₁ von der bogenförmigen Leitfläche 16 nicht erfolgt, bevor sich die Strahlen v ₁ vollständig in die Richtung der Bahn W gerich tet haben. Die im Bereich der Vertiefung 19 aufeinander zuströmenden Strahlen v ₁ treffen aufeinander und über der Leitfläche 16 bildet sich ein verhältnismäßig breites die Bahn W tragendes Luftkissen. Der Wärmeübertragungskoeffizient bleibt dank der im Bereich der Vertiefung 19 entstehenden Wirbelung auch im Bereich zwischen den Düsenspalten 17 und 18 gut.

Der im vorstehenden genannten Winkel α der Leitfläche beträgt höchstens 70° und am zweckmäßigsten ca. 40° bis 60°.

In Fig. 2 ist die senkrechte Mittelebene A-A eingetragen, die durch den Grund der Vertiefung 19 der Leitfläche 16 verläuft. Die Konstruktion der in den Figuren dargestel ten Überdruckdüse ist bezüglich der Mittelebene A-A symmetrisch. Natürlich kann die Erfindung in bestimmten Spezialfällen auch durch unsymmetrische Lösungen zur Aus führung kommen.

Überdruckdüsen der beschriebenen Art können auf beiden Seiten einer horizontal oder vertikal laufenden Bahn ange ordnet sein.

Claims

1. Überdruckdüse zur Behandlung von Bahnen (W), die aus einem Düsenkasten besteht, der zwei gegenüberliegende Düsenspalte (17, 18) besitzt, die sich an der der Bahn zu gewandten Außenseite eines durch Innenwände (14, 15) und Außenwände (20, 21) des Düsenkastens begrenzten Raums (12, 13) befinden und an die sich jeweils eine gekrümmte Leit fläche (16) anschließt, der Gasstrahlen folgen können, wobei die Leitflächen (16) in eine gemeinsame Vertiefung (19) über gehen, in der die den Leitflächen (16) folgenden Gasstrahlen (v ₁) aufeinandertreffen, wobei sie in Laufrichtung (B) der Bahn (W) ein Luftkissen bilden, das die Bahn (W) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspalte (17, 18) so gegeneinander gerichtet zur gekrümmten Leitfläche (16) angeordnet sind, daß der Winkel α zwischen Austritts richtung (S ₁) des Strahles und Laufrichtung der Bahn (W) höchstens 70° beträgt und die Gasstrahlen (v ₁) ohne ab zureißen der Leitfläche (16) folgen.

2. Überdruckdüse nach Anspruch 1, deren Austrittsöffnungen der Düsenspalte (17, 18) an einer kreisbogenförmigen Leit fläche (16) des Düsenkastens angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Leitflächen (16) fortlaufend und gleichförmig in die Vertiefung (19) über gehen, die sich zweckmäßig in Form eines Kreisbogens (R ₂) in Richtung des Innenraums (10) einwölbt.

3. Überdruckdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogenradius (R ₂) der Vertiefung (19) wesentlich größer ist als der Bogenradius (R ₁) der Leitfläche (16).

4. Überdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α 40 bis 60° beträgt.