DE3432328A1 - Structure for varying the air boundary layers of a heat-transmission roller - Google Patents
Structure for varying the air boundary layers of a heat-transmission rollerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft den Bereich von Warmeüber-The invention relates to the field of heat transfer
tragungswalzen, findet jedoch auch in sämtlichen Situationen Anwendung, in denen es erwUnscht ist, eine Luftgrenzschicht von einer Gewebebahn oder ~ober~ flache zu entfernen, Die nachstehend angeführten Vorveröffentlichungen sind relevant in bezug auf das allgemeine hier angesprochene Problem, wobei jedoch in den meisten Fällen ein Vakuumsystem auf der Antriebs- oder Drehwalze verwendet wird: 2 679 572; 2 826 827; 3 097 933; 3 118 743; 3 122 295; 3 151 796; 3 258 184; 3 286 895; 3 327 916; 3 366 298; 3 405 855; 3 420 424; 3 465 320; 3 561 133; 3 688 336; 3 782 003 und 3 854 222.support rollers, but is also used in all situations, in which it is desired, an air boundary layer from a web of fabric or ~ top ~ to remove flat, The prior publications listed below are relevant in relation to the general problem raised here, but in most Cases a vacuum system is used on the drive or rotary roller: 2,679,572; 2,826,827; 3,097,933; 3,118,743; 3,122,295; 3,151,796; 3,258,184; 3,286,895; 3 327 916; 3,366,298; 3,405,855; 3,420,424; 3,465,320; 3,561,133; 3,688,336; 3 782 003 and 3,854,222.
Des weiteren werden noch die nachstehenden Veröffentlichungen genannt, die für den allgemeinen Betrieb der Wärmeübertragungawalzen und insbesondere bei Kühlwalzen sachdienlich sind, die beim Farbsetzen (»ink settingn) von Bedeutung sind, und zwar nach der Veröffentlichen (1) "An Investigation of Self-Acting Bearings", die im Journal of Basic Engeneering, Dez. 1965 auf den Seiten 837 bis 846 erschienen ist; und nach (2) "Fluid Effects associated with Web Handing" von Kenneth L. Knox und thomas L. Sweeney, die im Ohio State College Ind. Eng.The following publications are also mentioned, those for the general operation of the heat transfer rollers and in particular at Cooling rollers are relevant, those for ink setting are important after publishing (1) "An Investigation of Self-Acting Bearings", which appeared in the Journal of Basic Engineering, Dec. 1965 on pages 837-846 is; and after (2) "Fluid Effects associated with Web Handing" by Kenneth L. Knox and thomas L. Sweeney, who graduated from Ohio State College Ind. Eng.
Chem Process Des Development, Band 10 Nr. 21971, Seite 201 und in Graphic Arts Monthly", Juni 1980, Seiten 76 bis 82 erschienen ist.Chem Process Des Development, Volume 10, No. 21971, page 201 and in Graphic Arts Monthly ", June 1980, pages 76-82.
Bei Bogenführungen ist eine Luftschicht zwischen der Walze und der Bahn erwünscht, weil die Bahn sich dann über die Walzen mit einem geringen Maß an Reibung zwischen der rotierenden oder der feststehenden Walze (Führung) und der Bahn oder Rolle bewegt. Bei Wärmeübertragungswalzen ist diese Luchtschicht jedoch nicht erwünscht, und zwar wegen des Widerstandes der isolierenden Eigenschaften der zwischen der Bahn und der Oberfläche der Wärmeübertragungswalze eingeschlossenen Luft schicht, da durch sie die Auftragung oder die Abführung von Wärme verringert wird. Diese Wirkung gilt es, wenn möglich, zu verringern.With arch guides, there is a layer of air between the roller and the Train wanted, because the train would then over the reels with a low level of friction between the rotating or the stationary roller (guide) and the web or roller moves. In the case of heat transfer rollers, this is the luminous layer however, undesirable because of the resistance of the insulating properties that trapped between the web and the surface of the heat transfer roll Air layer because it reduces the application or dissipation of heat will. The aim is to reduce this effect if possible.
In den vorgannten Vorveröffentlichungen wird angezeigt, daß sich eine Luft schicht unter der Bahn am Walzspalt bildet, wo die Bahn die Walzenoberfläche berührt oder, mit anderen Worten, wo die Grenzschichten, die an der Oberfläche der Wärmeübertra'ungsoberfläche und der Bahn haften, aufeinander zukommen und sich treffen. Diese Dicke h0 der zwischen der Klemmstelle der Bahn und der Walze eingeschlossene Luft schicht kann berechnet werden. Sie ist kleiner als die Summe jeder einzelnen Grenzschicht, die sich am Walzspalt trifft. Ausdruck hiervon ist die folgende Formel: h0 -65 R (6,uu) 2/3 für eine nicht rotierende Walze oder Trommel.In the foregoing prior publications, it is indicated that there is a Air layer forms under the web at the nip where the web meets the roll surface touches or, in other words, where the boundary layers that are on the surface of the Heat transfer surface and the web adhere to each other and meet. This thickness h0 is the one enclosed between the nip of the web and the roller Air layer can be calculated. It is less than the sum of each one Boundary layer that meets at the roll gap. The expression of this is the following formula: h0 -65 R (6, uu) 2/3 for a non-rotating roller or drum.
Wenn die Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, die genauso groß ist wie die der Bahn und in dieselbe Richtung läuft, ist der Faktor 6 in der obigen Formel durch einen Faktor 12 zu ersetzen. In sämtlichen Gleichungen erscheint für h0 in der Vorveröffentlichung 1 auch der Faktor /u.If the roller rotates with a peripheral speed, the same is large as that of the train and runs in the same direction, the factor is 6 in the Replace the above formula with a factor of 12. Appears in all equations for h0 in the prior publication 1 also the factor / u.
u = Viskosität der eingeschlossenen Luft u = Filmgeschwindigkeit (Vorveröffentlichung 1) r = Spannung der Bahn. u = viscosity of the enclosed air u = film speed (Prior publication 1) r = tension of the web.
Die Maßangaben der Parameter in der obigen Gleichung sind der Vorveröffentlichung 1 zu entnehmen.The dimensions of the parameters in the above equation are prior publication 1 can be found.
Die auf Seite 841 der Vorveröffentlichung angeführten Tests zeigen eine geringere Dicke h0 als die, die oben errechnet wurde.The tests listed on page 841 of the prior publication show a smaller thickness h0 than that calculated above.
Im allgemeinen geht man davon aus, und dies wird durch Berechnungen und Tests bekräftigt, daß die Luftschicht am Walzspalt viel kleiner-ist als die Grenzschichten, die von der sich am Walzspalt treffenden Walze und Bahn weitergetragen wird.It is generally assumed and this is done through calculations and tests confirm that the air layer at the roll gap is much smaller than that Boundary layers carried on by the roller and web that meet at the roller gap will.
Auch stellt sich die Grenzschicht dann selbst schnell her, wenn die Bahn die Walze verläßt, wobei die Bahn dabei auch hin- und herpendeln kann (Vorveröffentlichung 1, Fig. 15).The boundary layer then also creates itself quickly when the Web leaves the roller, whereby the web can also swing back and forth (prior publication 1, Fig. 15).
Die Grenzschichtdicke nach Vorveröffentlichung 2, Seite 202, Gleichung (4), ergibt die Abmessung # = 6,37 (/U X/S) V1/2, worin X die Entfernung vom Ausgangspunkt der Grenzschicht ist, die sich auf einem sich fortbewegenden kontinuierlichen flachen Film in einem stagnierenden unendlichen Strömungsmittel bildet und worin: S = Grenzschichtdicke S = Flüssigkeitsdichte V = Geschwindigkeit der Bahn (siehe Vorveröffentlichung 2 für Maßangaben).The boundary layer thickness according to prior publication 2, page 202, equation (4), gives the dimension # = 6.37 (/ U X / S) V1 / 2, where X is the distance from the starting point the boundary layer is moving on a continuous flat Forms film in a stagnant infinite fluid and where: S = boundary layer thickness S = liquid density V = speed of the web (see prior publication 2 for dimensions).
Faktoren, wie Naschinenvibrationen, Filmflattern, Schwerkraft, Zentrifugalkraft, die auf die Bahn wirkt, wo diese ihre Richtung am Walzspalt wechselt, und Maßschwankungen blieben hier unberücksichtigt (Seite 205) der Vorveröffentlichung 2).Factors such as machine vibration, film flutter, gravity, centrifugal force, that affects the railway, where this changes direction at the roll gap, and dimensional fluctuations were not taken into account here (page 205) of the prior publication 2).
Insbesondere im Hinblick auf die Verwendung einer Kühlwalze in einem Offsetdruckbetrieb, bei dem die Bahn erwärmt wird, kann die mit einer 150 a (300°F) beheizten Bahn verbundene Grenzschicht über 1590 C (3000 F) aufweisen, weil sie aus einem 2600 C (5000 F) heißen Lufttrockner herangeführt wird. Die mit der ersten Kühlwalze verbundene Grenzschicht kann, nachdem sie die erste Kühlwalze verläßt, auch über der Zinnertemperatur liegen. (Ihre Temperatur wird zwischen der Temperatur der Kühlrollenoberfläche und der der Bahn liegen). Wenn sich diese beiden Grenzschichten am Walzspalt treffen, liegt die Temperatur der Luft schicht am Spalt über der der umgebenden Luft.In particular with regard to the use of a cooling roller in one Offset printing, in which the web is heated, can be done with a 150 a (300 ° F) heated web have associated boundary layer above 1590 C (3000 F) because they is supplied from an air dryer at 2600 C (5000 F). The one with the first Boundary layer connected to the cooling roll can, after it leaves the first cooling roll, also lie above the tin temperature. (Your temperature will be between the temperature the cooling roller surface and that of the web). When these two boundary layers meet at the roll gap, the temperature of the air layer at the gap is above that of the surrounding air.
Dementsprechend ist des Zielsetsung der Erfindung, die Wirkung der Luftschicht am Walzspalt zu verringern.Accordingly, the aim of the invention is to have the effect of To reduce the air layer at the roll gap.
Da die Grenzschichten im allgemeinen und die Luft schicht am Spalt beide eine Viskosität /u in der Gleichung mit einem Exponenten von 2/3 und 1/2 besitzen, kann eine derartige Wirkung dadurch verringert werden, daß die Viskosität /u gesenkt wird oder daß andere /u beeinflussende Faktoren verändert werden.Because the boundary layers in general and the air layer at the gap both have a viscosity / u in the equation with an exponent of 2/3 and 1/2, such an effect can be reduced by lowering the viscosity / u or that other / u influencing factors are changed.
Im Chemical Engineers Handbook Perry 3. Ausgabe, Seite 371, Fig. 17 wird die Viskosität in Zentipoise der Gase bei 1 atm angegeben. So wird zum Beispiel durch ein Senken der Temperatur der Luftschicht am Spalt von 2050 C (4000 B) auf 270 C (800 B) die Viskosität /u der Luft von 0,025 auf 0,018 oder auf a li 0,72 gegenüber dem vorhergehenden Stand verringert. Die Luftschicht am Spalt und ihr Wärmewiderstand sollte auf o,722/3 = o,88 oder um 12 Prozent gesenkt werden. Geht man in diesem Zusammenhang von einem ingesamten Wärmewiderstand zwischen der Bahn und der Wärmeübertragungswalze von 0,05 bis 0,08 aus, sollte er um 0,12 X (0,05 bis 0,08) oder um 0,006 bis 0,0096 verringert werden. Somit kann bei einer Viskosität, die die einflußreichste Komponente im gesamten Wärmeübertragungswiderstand von annähernd 0,07 zwischen der Kühlwalze und der Bahn darstellt, die Verbesserung in der gesamten Wärmeübertragung bei etwa 10 Prozent oder darüber liegen, indem die Viskosität verandert oder verringert wird.In the Chemical Engineers Handbook Perry 3rd Edition, page 371, Fig. 17 the viscosity is given in centipoise of the gases at 1 atm. So will for example by lowering the temperature of the air layer at the gap from 2050 C (4000 B) 270 C (800 B) the viscosity / u of the air from 0.025 to 0.018 or up a li 0.72 reduced compared to the previous level. The layer of air at the gap and their thermal resistance should be lowered to o.722 / 3 = o.88 or 12 percent. If one assumes in this context an overall thermal resistance between the Web and heat transfer roller from 0.05 to 0.08, it should be 0.12 X (0.05 to 0.08) or by 0.006 to 0.0096. Thus, at a viscosity which is the most influential component in the total heat transfer resistance of approximately 0.07 between the chill roll and the web represents the improvement in the whole Heat transfer can be around 10 percent or above by changing the viscosity or is reduced.
Es ist somit Zielsetzung der Erfindung, eine Luftschichtreduktion zu erreichen, indem ein Einschluß oder geschlossener Raum vor dem Walzspalt geschaffen wird, durch den der größte Teil der Grenzschichten ausgetrieben und durch kühle Luft niedriger Viskosität ersetzt wird. Nach einem weiteren Vorschlag der Erz in dung wird eine Dickenminderung der Grenzschicht durch eine mechanische "Abquetsch"walze erreicht, die mit einer Gummischicht überzogen ist und auf der Wärmeübertragungswalze mitläuft, wobei die an der Oberfläche der Wärmeübertragungswalze haltende Grenzschicht abgestuft oder abgequetscht wird, während gleichzeitig auch die Bahn beriihrt wird, die sich dem Spalt der Wärmeübertragungswalze nähert, wo sie sich gegen die Bahn dreht, und wobei die größte Wirksamkeit entfaltet wird, indem die heiße Grenzschichtdicke der Bahn bei ihrem Eintritt in dem Spaltbereich verringert wird.It is therefore the aim of the invention to reduce the air layer to be achieved by creating an enclosure or closed space in front of the roll gap through which most of the boundary layers expelled and through cool Low viscosity air is replaced. After another suggestion the ore in A mechanical "squeeze" roller is used to reduce the thickness of the boundary layer reached, which is covered with a rubber layer and on the heat transfer roller along with the boundary layer holding on the surface of the heat transfer roller is graduated or squeezed while at the same time the web is touched, which approaches the nip of the heat transfer roll where it is against the web rotates, and the greatest effectiveness is exerted by the hot boundary layer thickness the web is reduced as it enters the nip area.
Eine Reibung mit der Bahn wäre wegen des Blattführungs"effekts minimal. Es sollen auch Mittel vorgesehen werden, den Kontaktdruck der Abqutschwalze durch Federn, Gewichte, Luft- oder Hydrozylinder zu verändern, die in vielen Werkstätten üblicherweise verwendet werden, um mehr von der Grenzschicht zu entfernen, die an der Kühlwalze haftet, wenn diese sich zum Walzspalt hinbewegt.Friction with the web would be minimal because of the sheet guiding effect. Means should also be provided to reduce the contact pressure of the exhaust roller Changing springs, weights, air or hydraulic cylinders, which are used in many workshops usually used to remove more of the boundary layer that is attached to the chill roll sticks when it moves towards the roll gap.
Des weiteren soll durch die Erfindung ein Raum vorgesehen werden, der von der Abquetschwalze, der Wärmeübertragungswalze und der Bahn begrenzt wird, so daß er von der von einer Seite eingeblasene Luft entlUftet wird, die aus der anderen Seite austritt, wobei Luft auch in den mittleren Raum durch ein Rohr eingeführt werden kann, die ohne Einschluß an den Seiten an jedem Ende entlüftet werden könnte, Darüber hinaus wird durch die'Erfindung eine Kühlung der Luftgrenzschicht vorgesehen, wobei nur ein geringer Kühlaufwand erforderlich ist, um den Viskositätsfaktor /u zu senken. Es ließe sich auch ein Vakuum anliegen, um den Faktor /u zu senken.Furthermore, a space is to be provided by the invention, bounded by the squeegee roll, the heat transfer roll and the web, so that it is vented by the air blown in from one side that comes out of the exits the other side, with air also being introduced into the central space through a pipe which could be vented without inclusion on the sides at either end, In addition, the invention provides for cooling of the air boundary layer, only a small amount of cooling is required to adjust the viscosity factor / u to lower. A vacuum could also be applied to lower the factor / u.
Die Erfindungsgemäße Anordnung des gesamten Aufbaues zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit ist dabei nicht kostenaufwendig, sie kann leicht aufgestellt werden und ist dabei äuberst betriebssicher.The inventive arrangement of the entire structure to increase the performance is not expensive, it can be set up easily and is extremely reliable.
Auch soll durch die Erfindung eine Grenzschicht geschaffen werden, die aus anderen Gasen - wie Luft besteht und die niedrigere Viskosität aufweisen, wie beispielshalber Propan, wobei diese Gase an einen einsetzbaren Gasheizungstrockner zurückgeleitet und im Abgasschornstein verbrannt werden, so daß sich ihre Wärmeenergie zurückgewinnen läßt.The invention is also intended to create a boundary layer, which consists of other gases - such as air and which have a lower viscosity, how for example propane, these gases to a usable Gas heater drier fed back and burned in the exhaust chimney, so that their heat energy can be recovered.
Die Erfindung sieht auch vor, daß die "Abquetschwalse auf der Wärmeübertragungswalze mitläuft und von ihr angetrieben wird, wodurch ihre Temperatur durch den unmittelbaren.Kontakt mit der Kühlwalze (im Falle einer Kühlung) oder durch geeignete Verzahnungen vom Wärmeübertragungswalzgerüst verringert wird.The invention also provides that the "squeegee roller on the heat transfer roller runs along with it and is driven by it, whereby its temperature through the immediate.contact with the cooling roller (in the case of cooling) or by suitable toothing from Heat transfer mill is reduced.
Die vorgenannte Aufgabe und Zielsetzungen der Erfindung werden nachstehend eingehender beschrieben. Sie werden durch eine Anordnung erreicht, durch die eine Grenzluftschichtabänderung für eine Wärmeübertragungswalze durchgeführt wird, die im Aufbau so eingesetzt wird, daß sie um sich eine Bahn aufnimmt, wobei die Wärmeübertragung zwischen der Bahn und der Walze vor sich geht und die gekennzeichnet ist durch: Mittel zum Einsetzen der Wärmeübertragungswalze in einer drehbaren Lagerführung; Mittel zum Herumführen der Bahn um die Wärmeübertragungswalze, die an der Kontaktstelle mit der Bahn einen Walzspalt bildet; Mittel zum Abstreifen unmittelbar neben der Wärmeübertragungswalze und so nahe wie möglich am Walzspalt, so daß die Luft grenzschicht von der Warmeübertragungswalze bei ihrer Annäherung an den Walzspalt mechanisch abgequetscht werden kann, wobei durch diese Mittel die Bahn mit ihr in gleitendem Kontakt in der Nähe des Walzspaltes bleibt, so daß die Luftgrenzschicht von der Unterseite der Bahn unmittelbar neben dem Walzspalt mechanisch abgestreift wird.The foregoing object and objects of the invention are as follows described in more detail. They are achieved by an arrangement by the one Boundary air layer modification for a heat transfer roller is performed, the is used in the structure so that it takes up a path around it, whereby the heat transfer between the web and the roller and which is characterized by: Means for inserting the heat transfer roller in a rotatable bearing guide; Means for wrapping the web around the heat transfer roll located at the point of contact forms a nip with the web; Means for stripping immediately next to the Heat transfer roll and as close as possible to the nip so that the air boundary layer mechanically from the heat transfer roller as it approaches the nip can be squeezed off, whereby by these means the web with her in sliding Contact in the vicinity of the roll gap remains so that the air boundary layer from the Underside of the web is mechanically stripped immediately next to the roll gap.
Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.The features of the invention and its technical advantages emerge from the following description of several exemplary embodiments in conjunction with the claims and the drawings.
Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung, die zwei "Abquetsch"walzen mit zwei Kühlwalzen aufweist und in der die um sie herumgeführte Bahn ausgelegt ist; Fig. 2A einen Seitenriß im Schnitt der Abquetschwalze und der Kühlwalze mit Lufteinlässen und/oder Vakuumaustritten, und insbesondere dem Spiel für die Seiteneinschlüsse gegenüber den Walzen; Fig. 2B eine der Fig. 2A ähnliche Ansicht, in der der Ein- bzw. Ausgang für Atmosphärenaustausch eingezeichnet sind; Fig. 3 eine Vorderansicht der Abquetschwalze, die die mit einer nachgiebigen Gummit- oder Kunststoffschicht überzogen ist, Fig. 3A eine Vorderansicht der stahlverehronten Abquetschwalze, die nur an ihren Enden mit Gummi oder Kunststoff besetzt ist, Fig. 4 eine Abquetschwalze mit Wärmeübertragungseigenschaften, Fig. 5 eine schematische Vorderansicht eines Zahnradantriebs für die Abquetschwalze; Fig. 6A und 6B sind schematische Ansichten einer abgeänderten Ausführungsform, in der andere Gase in den Raum zwischen der Abquetschwalze, der Kiihlwalze und der Bahn eingespritzt oder Vakuum eingefüllt werden kann, und Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform einer feststehenden waschbrettartigen Vorrichtung, die am Walzspalt zwischen der Bahn und der Kühlwalze liegt, die als feststehende Abführstange einer Grenzschicht fungiert.1 shows a schematic representation of the general Arrangement that has two "squeegee" rolls with two chill rolls and in which the around them is laid out path; FIG. 2A is a side elevation in section of FIG Squeegee roller and the cooling roller with air inlets and / or vacuum outlets, and especially the play for the side inclusions against the rollers; Fig. 2B a 2A similar view in which the inlet and outlet for atmosphere exchange are shown; Fig. 3 is a front view of the squeegee roller with a resilient rubber or plastic layer is coated, Fig. 3A is a front view the steel-honored squeegee roller, which is only covered with rubber or plastic at its ends is occupied, Fig. 4 a squeegee roll with heat transfer properties, Fig. 5 is a schematic front view of a gear drive for the squeegee roller; 6A and 6B are schematic views of a modified embodiment in FIG the other gases in the space between the squeegee roller, the cooling roller and the Web can be injected or vacuum filled, and Figure 7 is a schematic Side view of a modified embodiment of a fixed washboard type Device located at the nip between the web and the chill roll, which as fixed discharge rod of a boundary layer acts.
Es werden nachstehend im Einklang mit den gesetzlichen Bestimmungen nur die erfindungsgemäßen Ausftihrungsbeispiele beschrieben, worin die Kühlwalze im Betrieb Druckfarbe auf eine Offsetpresse gibt. Dessen ungeachtet, läßt sich die Erfindung jedoch auch bei Wärmeübertragungswalzen anwenden, und zwar sowohl für solche zum Kühlen als auch zum Erwärmen und ist so ausgebildet, daß durch sie die Dicke der Luftschicht verringert und/oder die Luftschicht am Spalt zwischen der Bahn und der Wärmeübertragungsalxe beeinflußt wird, daß dadurch die Wirksamkeit der Wärmeübertragung von der Walze zur Bahn erhöht wird.It is set out below in accordance with the statutory provisions only the exemplary embodiments according to the invention are described, in which the cooling roller gives printing ink to an offset press during operation. Regardless, the However, the invention also apply to heat transfer rollers, both for such for cooling as well as for heating and is designed so that the Thickness of the air layer decreased and / or the air layer at the gap between the Web and the heat transfer ax is affected that thereby the effectiveness the heat transfer from the roll to the web is increased.
Normalerweise liegt die Bahngeschwindigkeit bei Druckpressen tei etwa 7,6 m (300') bis 50,8 m (2000') pro Minute, wobei die Bahnspannung bei 0,45 Kg bis 4,99 Kg pro Zoll (2,54 cm) Breite und die Bahntemperatur am Ansatz des Spalts der Kühlwalze bei etwa 1540 C (3000 F) liegt. Eine typische Oberflächentemperatur der Kühlwalze liegt etwa bei 43,50 C (110°F) bei einem Umwicklungsgrad von 2600 und einer Supfinition der Walzenoberfläche von 16-52, einer Papierbahn von 18,14 Kg ( 40 Pfund ) pro Ries, das etwa 900 m2 (3000 Quadratfuß) Oberfli-che hat. Im Normalfall liegt die spezifische Wärme der Bahn bei etwa-0,35.Normally, the web speed in printing presses is tei about 7.6 m (300 ') to 50.8 m (2000') per minute with web tension at 0.45 kg to 4.99 Kg per inch (2.54 cm) width and the web temperature at the base of the chill roll nip is about 1540 C (3000 F). A typical surface temperature the chill roll is about 43.50 C (110 ° F) with a wrap of 2600 and a roll surface supfinition of 16-52, a paper web of 18.14 Kg (40 pounds) per ream that is approximately 900 m2 (3000 square feet) of surface area. in the Normally the specific heat of the web is around -0.35.
Wie bereits in den Vorveröffentlichungen angeführt, hängen die Gleichungen für Grenzschichten, Dicke und Temperaturen von der Dicke und der Temperatur der Luft, die am Spalt der Kühlwalze angesaugt wird, und von der Auswirkung auf die Wärmeübertragungscharakteristiken von der Kühlwalze auf die Bahn ab.As stated in the prior publications, the equations depend for boundary layers, thickness and temperatures of the thickness and temperature of the Air that is sucked in at the gap of the cooling roller, and of the effect on the Heat transfer characteristics from the chill roll to the web.
Die Erfindung zielt darauf ab, die durch das Bezugszeichen 12 der Fig. 1 angezeigte Dicke der Grenzschichten und ihrer Temperatur zu beseitigen oder zu verringern, die auf der Unterfläche der Bahn und der Aussenfläche der Kühlwalze oder -rolle geführt wird.The invention aims to be represented by the reference numeral 12 of the Fig. 1 to eliminate indicated thickness of the boundary layers and their temperature or to reduce those on the lower surface of the web and the outer surface of the chill roll or role is guided.
Nach der bevorzugten Verfahrensweise der Erfindung, wie sie durch die allgemeine Anordnung der Fig. 1 gekennzeichnet ist, wird eine Abquetschwalze vorgesehen, die allgemein durch das Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist und die mit der Kühlwalze 22 am Spalt oder so nahe wie möglich am Spalt 24 zwischen der Bahn 26 und deren Kontakt mit der Kühlwalze 22 in Reibungseingriff kommt. Somit wird von der Abquetschwalze so viel wie möglich der Luftgrenzschichten abgequetscht, die auf der Oberflache der Kühlwalze 22 und der Unterfläche der Bahn 26 mitgeführt werden, so daß sich nur ein kleiner Bruchteil jener Grenzachichtdicke rückbilden kann, bevor die Bahn auf den Spalt 24 trifft.According to the preferred procedure of the invention as exemplified by The general arrangement of Figure 1 is identified as a squeegee roll provided, generally indicated by the reference numeral 20 and the with the chill roll 22 at the gap or as close as possible to the gap 24 between the Web 26 and whose contact with the chill roll 22 comes into frictional engagement. Consequently as much of the air boundary layers as possible is squeezed off by the squeegee roller, on the surface of the cooling roller 22 and the lower surface of the Web 26 are carried along, so that only a small fraction of that Grenzachichtdicke can regress before the web hits the gap 24.
In einigen Fällen kann es durchaus erwünscht sein, einen kleinen Zwischenraum zwischen der Abquetschwalze 20 und der Kühlwalze 22 und der Bahn 26 vorzusehen. Falls sich beispielshalber feuchte Farbe oder dgl. auf der Oberfläche der Bahn 26 befinden würde, ware kein unmittelbarer Kontakt erwünscht, weil dadurch die Farbe verschmieren würde. Ähnlich wäre es in anderen Fällen angebracht, eine relative Gegenbewegung zwischen der Walze 20 und entweder der Kühlwalze 22 oder der Bahn 26 mit dem geringfügigen Zwischenraum (von etwa 0,00254 bis 0,01 cm), um Reibung und Verschleiß (und auch die unerwünschte Wärmeerzeugung) zu vermeiden, vorzusehen, die gegenüber dem Reibungseingriff von Vorteil wäre. Demgemäß wird nach der Erfindung ein Walzeneinstellmechanismus vorgesehen, der durch den Block 27 gekennzeichnet und auf mechanischem, dem Fachmann geläufigen Wege mit der Walze 20 verbunden ist, wie dies der Pfeil 27a anzeigt, so daß für eine geeignete Einstellung der Walze 22 in der gewählten Richtung gesorgt ist, die beispielshalber wie durch den Doppelenderpfeil 276 senkrecht zur Bahn 26 oder gegenüber der Walze 22 in radialer Richtung verlaufen kann, wie dies der Doppelenderpfeil 27c andeutet. Somit läßt sich durch eine gesteuerte Kombination dieser Bewegungen die optimale Einstellung der Walze 20 erreichen, um die beste Grenzschichtverringerung zu erzielen, was natürlich durch ein einfaches Regeln seitens des Fachmanns durchzuführen ist.In some cases it may be desirable to have a small gap between the squeegee roll 20 and the chill roll 22 and the web 26. If, for example, there is damp paint or the like on the surface of the web 26 no direct contact would be desired because it would change the color would smear. Similarly, in other cases it would be appropriate to use a relative one Countermovement between the roller 20 and either the chill roller 22 or the web 26 with the slight gap (from about 0.00254 to 0.01 cm) to allow for friction and to avoid wear (and also the undesired generation of heat), to provide which would be advantageous over frictional engagement. Accordingly, according to the invention a roller adjustment mechanism, indicated by block 27, is provided and is connected to the roller 20 in a mechanical manner familiar to the person skilled in the art, as indicated by arrow 27a, so that for a suitable adjustment of the roller 22 is taken care of in the selected direction, for example as indicated by the double-ended arrow 276 perpendicular to the web 26 or opposite the roller 22 in the radial direction can, as indicated by the double-ended arrow 27c. Thus can be controlled by a Combination of these movements achieve the optimal setting of the roller 20 in order to to achieve the best boundary layer reduction, which of course by a simple Rules must be carried out by the specialist.
Somit ist leicht zu erkennen, daß während der Reibungseingriff der Walze 20 mit der Walze 22 als optimal anzusehen ist, in einigen Fällen, insbesondere dort, so eine relative Gegenbewegung zwischen den beiden Walzen auftritt, eine kleine Lücke oder ein kleiner Zwischenraum möglicherweise vorzuziehen ist, der vom Mechanismus 27 regelbar ist, Aber auch dann kommt es zu reibendem Eingriff zwischen den Luftgrenzschichten, möglicherweise jedoch nicht zwischen den Walzen.Thus it is easy to see that during the frictional engagement Roller 20 with roller 22 is to be regarded as optimal, in some cases, in particular there, if there is a relative countermovement between the two rollers, a small one Gap or small space may be preferable to that of the mechanism 27 can be regulated, but even then there is frictional engagement between the air boundary layers, however, it may not be between the rollers.
Nach den Figuren 2-A und 2-B ist die Abquetschwalze mit einer äußeren Gummiumhüllung 21 aus verhältnismäßig weichen Gummi oder Kunststoff versehen, die dazubestimmt ist, mit der Kühlwalze 22 in Kontakt zu kommen und gleichlaufend mit dieser Drehbewegung durchzuführen. Hierbei ist auf -den. inneren und äußeren Mantel 22a und 22b der Kühlwalze zu achten, durch die hindurch das Wärmeübertragungsmedium auf herkömmliche Art und Weise hindurchgeführt wird.According to FIGS. 2-A and 2-B, the squeegee roller has an outer one Rubber sheath 21 made of relatively soft rubber or plastic provided that it is intended to come into contact with the cooling roller 22 and to run concurrently with it perform this rotary movement. Here is on -den. inner and outer coat 22a and 22b to pay attention to the cooling roller through which the heat transfer medium is passed through in a conventional manner.
Um den Raum zu verschließen, der dreieckig ausgebildet ist (von der Seite gesehen), und zwischen der Abquetschwalze 21, der Kühlwalze 22 und der Bahn 26 liegt, werden nach der Erfindung allgemein dreieckig ausgebildete Einschlußteile 25 verwendet, wie dies am besten der Fig. 2-A zu entnehmen ist.To close off the space, which is triangular (from the Side seen), and between the squeegee roll 21, the chill roll 22 and the web 26 are generally triangular shaped inclusion portions according to the invention 25 is used, as best shown in Fig. 2-A.
Hierbei gibt es für jedes seitliche Ende der jeweiligen Walzen ein Einschlußteil. Zwischen der Kühlwalze und dem Einschlußteil 25 ist eine sehr kleine Bücke 27 vorgesehen, so dß es mit der Kühlwalze nicht zu einer Berührung und Beschädigung kommt. Eine ähnlichte Lücke 27a liegt zwischen der Abquetschwalze 20 und dem Einschlußglied 25, wobei die Bahn 26 jedoch einfach nur auf der Oberfläche des Einschlußteils hinweggeführt wird. Dadurch, daß die Grenzschicht von den Oberflächen der Kühlwalze und der Bahn abgequetscht wird und daß die Einschlußteile 25 an jedem Ende eine Art Verschluß oder Dichtung bilden, ist die Möglichkeit, daß sich neue Grenzschichten bilden, weitgehend eingeschränkt.There is one for each side end of the respective rollers Inclusion part. There is a very small one between the chill roll and the containment part 25 Bridge 27 is provided so that it does not close with the chill roll one Contact and damage comes. A similar gap 27a lies between the squeegee roller 20 and containment member 25, but with web 26 simply on the surface of the inclusion part is carried away. By the fact that the boundary layer from the surfaces the chill roll and the web is squeezed and that the inclusion parts 25 on each Forming a kind of closure or seal at the end is the possibility of new ones Form boundary layers, largely restricted.
Die Erfindung sieht auch vor, daß durch das Einschlußteil 25 auch ein Ein- und Ausgang vorgesehen werden, von denen einer in Fig. 2-B durch das Bezugszeichen 29 angedeutet ist und durch das ein Vakuum in den umschlossenen Bereich eingefüllt oder möglicherweise kühlere Luft oder ein anderes Medium eingeleitet werden kann, das nach den obigen Ausführungen einen niedrigeren /u-Faktor aufweist, wodurch die Wärmeübertragungscharakteristiken zwischen der Kühlwalze 22 und der Bahn 26 erhöht werden können. Hierbei können der Ein- und Ausgang 29 mit einem lang verlaufenden Hohlrohr in Verbindung stehen, das die gesamte Länge zwischen den Einschlußteilen 25 abdeckt, so daß ein Vakuum über die gesamte Länge des eingeschlossenen Bereichs gezogen werden kann, und dgl.The invention also provides that by the inclusion part 25 also an input and output can be provided, one of which in Fig. 2-B by the reference number 29 is indicated and through which a vacuum is filled into the enclosed area or possibly cooler air or another medium can be introduced, which according to the above has a lower / u factor, whereby the Heat transfer characteristics between the chill roll 22 and the web 26 are increased can be. Here, the input and output 29 can have a long Hollow tube communicating the entire length between the inclusion parts 25 covers, leaving a vacuum along the entire length of the enclosed area can be drawn, and the like.
Nach Fig. 3 weist die Abquetschwalze einen einfachen Zylinder auf, der in den an gegenüberliegenden Enden befindlichen Lagern 20a und 20b drehbar eingesetzt ist.According to Fig. 3, the squeegee roller has a simple cylinder, which are rotatably inserted in the opposite end bearings 20a and 20b is.
Der Zylinder trägt eine Umhüllung 21 aus Gummi oder Kunststoff, durch die sie mit der Walze 22 in antreibenden Reibungseingriff kommt, indem er sich einfach durch Schwerkraft an sie anlegt und eine Abquetschstellung einnimmt, wodurch die Luftgrenzschicht von der Kühlwalze eliminiert und abgequetscht wird.The cylinder carries a sheath 21 made of rubber or plastic which it comes into driving frictional engagement with the roller 22 by simply moving by Gravity applies to them and takes a pinch position, creating the air boundary layer is eliminated and squeezed off by the chill roll.
Es ließen sich leicht auch zusätzliche Mittel zum Herstellen eines Anlegedrucks beispielshalber durch Federn, Luftzylinder, Gegengewichte oder dgl. einsetzen. Die Fig. 1 zeigt, daß die Bahn 26 geringfügig.Additional means of making a Application pressure, for example, by springs, air cylinders, counterweights or the like. insert. Fig. 1 shows that the web 26 slightly.
auf und über die obere Fläche der Walze 20 verläuft, wodurch es mit ihr zu einer innigen Berührung kommt und die Luftgrenzschicht wiederum abquetscht, bevor die Bahn auf den Spalt 24 trifft.runs on and over the top surface of the roller 20, causing it with you come into intimate contact and in turn squeeze off the air boundary layer, before the web hits the gap 24.
In der Fig. DA ist eine geringfügig abgeänderte Ausführungsform der Abquetschwalze dargestellt, die die Gummi- oder Kunststoffumhüllung nur an den Endabschnitten 21a und 21b aufweist, wobei der grundlegende Abschnitt der Walze stahl- oder chromplattiert ist und eine sehr glatte Ausbildung hat, so daß es zwischen den mit Gummi überzogenen Endabschnitten 21 a und 21b zu reibenden Eingriff kommt. Durch die stahl- oder chromplattierte Oberfläche 21c kommt es zum Eingriff mit hoher Maßgenauigkeit. In diesem Ausführungsbeispiel läßt sich die Bahn 26 leichter über die chromplattierte Oberfläche 21c gegenüber dem mit Gummi umhüllen Bereich 21 der. Fig. 2 führen.In Fig. DA is a slightly modified embodiment of the Squeegee roller shown, which the rubber or plastic cover only at the end sections 21a and 21b, the basic portion of the roller being steel or chrome plated is and has a very smooth training, so that it is between those covered with rubber End portions 21 a and 21 b comes to be rubbing engagement. With the steel or chrome plated Surface 21c engages with high dimensional accuracy. In this embodiment the web 26 can be more easily faced across the chrome plated surface 21c the area 21 of the enveloping rubber. Fig. 2 lead.
Die Fig. 4 zeigt eine Abquetschwalze mit Wärmeübertragungscharakteristiken, und zwar mit einer Eingangs-und einer Ausgangsöffnung 30 bzw. 32, die dann zur Anwendung kommen können, wenn die Tendenz besteht, daß die Abquetschwalze sich zu sehr aufheizt, so daß sie hierdurch die Möglichkeit hat, sich abzukühlen. Obgleich die Oberflache der Abquetschwalze in Fig. 4 als aus festem Stahl gefertigt oder chromplattiert dargestellt ist, kann sie auch die in den figuren 3 oder 3-A gezeigte Ausgestaltung haben. Selbstverständlich kann die Walze, die in Fig. 4 dargestellt ist, auch genauso ausgebildet sein wie die Kühlwalze selbst, wobei der Wärmeübertragungsbereich nur einen kleinen Abschnitt der konzentrischen Umhüllungen anstatt eines Durchgangs durch ihren gesamten Innenabschnitt dargestellt.Fig. 4 shows a squeegee roll with heat transfer characteristics, namely with an inlet and an outlet opening 30 and 32, respectively, which are then used can occur if there is a tendency that the squeegee roller heats up too much, so that it has the opportunity to cool off. Although the surface the squeegee roller in Fig. 4 as from made of solid steel or Chrome-plated, it can also be that shown in Figures 3 or 3-A Have design. Of course, the roller shown in FIG is, also be designed in the same way as the cooling roller itself, the heat transfer area only a small section of the concentric wrappings instead of a passageway represented by its entire interior section.
Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, daß die Abquetschwalze nach den Figuren 3 bis 4 für jedes Ende zur Mitte hin eine Spiralrille aufweisen könnte, die Hilfestellung beim Zentrieren der Bahn, Entfernen der Grenschicht in der Abquetschwalzenanordnung sowie bei Abführen des Vakuums der Grenzschicht oder der Druckbeaufschlagung zur Herabsetzung der Grenzschichttemperatur leisten kann.In addition, the invention provides that the squeegee roller after Figures 3 to 4 could have a spiral groove for each end towards the middle, assistance in centering the web, removing the green layer in the squeegee roller assembly as well as when removing the vacuum of the boundary layer or the application of pressure to Can make lowering of the boundary layer temperature.
Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform nach der Erfindung mit einer Wärmeübertragungswalse 40, die ein Antriebsritzel 42 besitzt, das mit dem Lager 41 der Wärmeübertragungswalze 40 verbunden ist. Das Ritzel 42 treibt ein Zwischenzahnrad 44 an, das seinerseits ein Ritzel 46 antreibt, das wiederum an der Welle der Abquetschwalze 48 liegt. Auf diese Art und Weise wird zwischen der Wärmeübertragungswalze 40 und der Abquetschwalze 48 eine zwangsläufige Mitnahme bewirkt, die manchmal der Reibverbindung vorzuziehen ist und möglicherweise dann zweckmäßiger ist, wenn eine Abquetschwalze verwendet wird, die - wie in Fig. 4 gezeigt - Wärmeübertragungscharakteristiken besitzt.Fig. 5 shows a modified embodiment according to the invention with a heat transfer roller 40 having a drive pinion 42 which is connected to the Bearing 41 of the heat transfer roller 40 is connected. The pinion 42 drives an intermediate gear 44, which in turn drives a pinion 46, which in turn is attached to the shaft of the squeegee roller 48 lies. In this way, between the heat transfer roller 40 and the squeegee roller 48 causes an inevitable entrainment, sometimes the frictional connection is preferable, and possibly more useful, when a squeegee roller the heat transfer characteristics as shown in FIG. 4 is used owns.
Fig. 6-A gibt schematisch wieder, wie entweder besondere Gase oder eine Kühlung als ein Eingang durch die Einschließungen in dem zwischen der Abquetschwalze, der Bahn und der Wärmeübertragungswalze umgrenzten Bereich vorgesehen werden können.Fig. 6-A shows schematically how either particular gases or a cooling as an entrance through the enclosures in the one between the squeegee roll, the web and the heat transfer roller delimited area can be provided.
In Fig. 6-A liegen die Einschließungen, die allgemein das Bezugszeichen 50 tragen, an gegenüberliegenden Enden der Kombination aus Kühlwalze, Zwischenrad und Abquetschwalze. Durch das Ventil 54 wird auf der linken Seite Luft 52 eingespeist, wobei auch besondere Gase 56 über ein anderes Ventil 58 zugeführt werden können, wenn dies erwünscht list. Durch ein Gebläse 60 wird das Eingangsgemisch durch ein Kühlungs- und/oder Heizsystem 64, ein Regelventil 66, einen Druckmesser 68 in Pfeilrichtung 62 bis in den eingeschlossenen Bereich geleitet. Ein mit dem Ausgangsventil 72 zusammenarbeitender Ausgangsdruckmesser 70 schließt den schematischen Kreis, wobei die Abgase dann an die Atmospäre abgegeben oder einem Trockner zur Verbrennung zugeführt werden, falls es sich bei dem eingespeisten Gas um ein besonderes brennbares Gas handelt.In Fig. 6-A, the inclusions are generally referred to as the reference number 50 wear, at opposite ends of the combination of cooling roller, intermediate gear and squeegee roller. Air 52 is fed in through valve 54 on the left-hand side, whereby special gases 56 can also be supplied via another valve 58, if so desired list. The input mixture is passed through a fan 60 Cooling and / or heating system 64, a control valve 66, a pressure gauge 68 in the direction of the arrow 62 passed into the enclosed area. A cooperating with the outlet valve 72 Outlet pressure gauge 70 closes the schematic circuit, with the exhaust gases then connected released into the atmosphere or sent to a dryer for incineration, if the gas fed in is a special combustible gas.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6-B umfaßt gleichfalls die Einschließungen 50. Hier kommt jedoch noch eine Vakuumpumpe 80 hinzu, die mit derselben Ventilanordnung der Fig. 6-A zusammenarbeitet, wobei aber das Gebläse 60 und die Kühleinheit 64 entfällt.The embodiment of Fig. 6-B also includes the enclosures 50. Here, however, there is also a vacuum pump 80, which has the same valve arrangement 6-A works together, but with the fan 60 and the cooling unit 64 not applicable.
Hier verlauft die Störmungarichtung nach der Ausrichtung des Pfeils 62 a. Sonst weisen dieselben Bezugsziffern auf der in Fig. 6-A dargestellten Anordnung ähnliche Bauteile hin.Here the malfunction unfairness runs according to the direction of the arrow 62 a. Otherwise, the same reference numerals have been used on the arrangement shown in Fig. 6-A similar components.
Die usfhrungsform nach der Erfindung, die in Fig. 7 dargestellt ist, ist eine stationäre GrenzschichtabRiihrungsstange 90 mit drei unabhängigen Kammern 92, 94 und 96, die so ausgelegt sind, daß so weit wie möglich zum zwischender Bahn 10 und der Wärmeübertragungswalze liegenden Spalt 98 hinreichen. Nach der Darstellung wird die Bahn 100 tatsächlich über den oberen Teil der Stange 90 geführt, wobei nur ein sehr kleines Spiel zwischen der Wärmeübertragungswalze 102 und der Stange bleibt. Die Kammer 92 weist eine Eingagsöffnung 92a auf, durch die, wie bei 2b angezeigt, eiii Vakuum angesaugt wird, so daß Luft von der Grenzschicht an der Bodenflache der Bahn 100 abgeführt wird. Die Kammer 94 besitzt einen Eingang 94b für eine abgekühlte Atmosphäre oder Kühlluft, die über den Ausgang 94a austreten kann, wobei die Kammer 96 wiederum ein Vakuum 96 b hat, um durch die Öffnung 96a im Bereich unmittelbar neben dem Spalt 98 überschüssige Luft abzuziehen. Die Bewegung der Atmosphäre zeigt der jeweilige Pfeil 104, so daß ersichtlich ist, wie die feste Stange die Grenzschichtabführung und die Temperatursenkung seiner verbleibenden Grenzschicht bewerkstelligt, wobei die Stangeneinheit diesen Vorgang sehr effektiv durchführt. Auch hier könnte an jedem Enge der festen Stange, ähnlich wie in den Figuren 2A und 2B ein Einschlußteil vorgesehen werden, so daß der gesamte Bereich im Grunde eingeschlossen ist.The embodiment according to the invention, which is shown in Fig. 7, is a stationary boundary layer knockout rod 90 with three independent chambers 92, 94 and 96, which are designed to be as far as possible to the intermediate track 10 and the gap 98 lying on the heat transfer roller are sufficient. According to the representation the web 100 is actually passed over the top of the rod 90, wherein very little play between the heat transfer roller 102 and the rod remain. The chamber 92 has an entrance opening 92a through which, as indicated at 2b, eiii vacuum is sucked in, so that air from the boundary layer to the bottom surface the web 100 is discharged. The chamber 94 has an inlet 94b for a cooled Atmosphere or cooling air, which can exit via the outlet 94a, the chamber 96 in turn a vacuum 96 b has to pass through the opening 96 a in the area immediately next to the gap 98 to draw off excess air. The movement of the atmosphere shows the respective arrow 104, so that it can be seen how the fixed rod removes the boundary layer and brings about the lowering of the temperature of its remaining boundary layer, wherein the rod unit performs this operation very effectively. Also here could be each constriction of the fixed rod, similar to Figures 2A and 2B, an containment member be provided so that the entire area is basically included.
Darüber hinaus kann die Abstreifeinrichtung mehr als eine Abquetschwalze umfassen, wobei eine Walze mit kleinerem Durchmesser in größerer Nähe zum Spalt angeordnet werden kann. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, einen aus einem selbstschmierenden Blatt mit niedrigem Reibungskoeffizenten abstreifenden Wischer zu verwenden, der mit der Kühlwalze und der Bahn in unmittelbaren Kontakt kommt.In addition, the stripping device can have more than one squeegee roller include, with a smaller diameter roller in closer proximity to the nip arranged can be. In some cases it may be desirable to use one of a self-lubricating Blade with low coefficient of friction wiping wiper to use the comes into direct contact with the chill roll and the web.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=6244520
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: F.R. GROSS & CO., STOW, OHIO, US |
|
8130 | Withdrawal |