DE3607370C1 - Vorrichtung zum schwebenden Fuehren von Materialbahnen mittels eines gasfoermigen oderfluessigen Mediums - Google Patents
Vorrichtung zum schwebenden Fuehren von Materialbahnen mittels eines gasfoermigen oderfluessigen MediumsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
schwebenden Führen von Materialbahnen, bestehend aus einem
länglichen quer zur Laufrichtung der Materialbahn
angeordneten Strömungskörper mit auf der Materialbahnseite
konvex gekrümmter Oberfläche und an beiden Längsrändern des
Strömungskörpers in Reihe angeordneten Düsen, mit denen
zwischen die konvex gekrümmte Oberfläche des
Strömungskörpers und die Materialbahn ein gasförmiges oder
flüssiges Medium einblasbar ist, wobei die dem einen
Längsrand zugeordneten Düsen gegenüber den dem anderen
Längsrand zugeordneten Düsen in Richtung der Längsachse des
Strömungskörpers etwa um eine halbe Teilung (Abstand
benachbarter Düsen) versetzt sind.
Bei Vorrichtungen zum schwebenden Führen von Materialbahnen
mittels Blasluft unterscheidet man zwischen solchen, die
nach dem Tragflächenprinzip arbeiten, und solchen, die nach
dem Luftkissenprinzip arbeiten. Bei einer nach dem Trag
flächenprinzip arbeitenden Vorrichtung tritt die Blasluft
aus einem an einem Längsrand des Strömungskörpers
ausgebildeten Schlitz oder aus in Reihe angeordneten Löchern
unmittelbar als Wandstrahl aus und überstreicht die konvex
gekrümmte Oberfläche des Strömungskörpers. Dabei wird die
durchlaufende Materialbahn abwechselnd Druck- und Saug
kräften ausgesetzt. Selbst mit weiteren Vorkehrungen, wie in
der Tragfläche angeordnete Löcher zum Ansaugen von
Zusatzluft, ist das Schwebeverhalten solcher Vorrichtungen
nicht optimal.
Eine nach dem Luftkissenprinzip arbeitende Vorrichtung
unterscheidet sich von einer nach dem Tragflächenprinzip
arbeitenden Vorrichtung dadurch, daß von den beiden
gegenüberliegenden Längsrändern des Strömungskörpers
Blasstrahlen aufeinander zu gerichtet sind. Die Blasstrahlen
können aus Schlitzen oder aus in Reihe angeordneten Löchern
austreten. In jedem Fall treffen diese Blasstrahlen
aufeinander und stauen sich zwischen der Materialbahn und
der gekrümmten Oberfläche, so daß sich ein die Materialbahn
tragendes Luftkissen bildet. Auch bei einer solchen
Vorrichtung ist das Tragverhalten nicht optimal, weil deren
Tragkraft nur ganz allmählich mit größer werdendem Abstand
der Materialbahn von der gekrümmten Oberfläche abnimmt.
Zu der Kategorie der nach dem Luftkissenprinzip
arbeitenden Vorrichtungen gehört auch eine bekannte
Vorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 39 57 187),
bei der in der gekrümmten Oberfläche des Strömungskörpers
an jedem Längsrand jeweils rechteckige Blasluftauslässe
in Reihe angeordnet sind. Mit einer in jedem Blasluftauslaß
angeordneten Führungszunge wird die Blasluft derart geführt,
daß sie sogleich als flacher, breiter Wandstrahl über die
gekrümmte Oberfläche streicht. Da die Länge der Blasluft
auslässe jeder Reihe etwa gleich ihrem gegenseitigen Abstand
ist, wird bei der gegenseitigen Versetzung der
gegenüberliegenden Blasluftauslässe der beiden Reihen
erreicht, daß die divergierenden Blasluftstrahlen
aufeinandertreffen und sich zwischen den beiden Reihen ein
Luftkissen bildet. Die Bildung des Luftkissens wird noch
dadurch unterstützt, daß aus kleineren Auslässen zwischen
den beiden Reihen austretende Blasstrahlen die Blasluft
strahlen aus den größeren Auslässen stören.
Schließlich ist bekannt, eine Warenbahn direkt, also ohne
Hilfe eines Strömungskörpers, anzuströmen. Diese Art der
schwebenden Führung von Materialbahnen hat sich aber im
Vergleich zu den Vorrichtungen nach dem Tragflächen- und
Luftkissenprinzip in der Praxis nicht bewährt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum schwebenden Führen von Materialbahnen zu schaffen, die
die Vorteile von nach dem Tragflächenprinzip und dem Luft
kissenprinzip arbeitenden Vorrichtungen ohne deren
Nachteile nutzt. Die Vorrichtung soll also bei großen
Materialbahnabständen von der Oberfläche des Strömungs
körpers anziehend und bei kleinen Materialbahnabständen
abstoßend wirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Düsen
als mit Abstand von dem Strömungskörper angeordnete Frei
strahldüsen ausgebildet sind, die mit flachem Anström
winkel auf die Oberfläche der Strömungskörper derart
gerichtet sind, daß die benachbarten Randbereiche der aus
gegenüberliegenden Düsen austretenden divergierenden
Strömungsstrahlen bei fehlender Materialbahn im wesentlichen
ohne gegenseitige Behinderung aneinander vorbeiströmen und
mit kleiner werdendem Abstand der Materialbahn von der
Oberfläche des Strömungskörpers mehr und mehr
aufeinandertreffen.
Beim Gegenstand des Hauptpatentes mit beiden Rändern des
Strömungskörpers zugeordneten, aber nicht gegeneinander
versetzten Düsen wird zwar wegen des gleichen
Anströmprinzips mit Freistrahlen auch schon ein erheblich
verbessertes Tragverhalten erzielt, doch auf einem
wesentlich niedrigeren Tragkraftniveau und mit geringerer
Steilheit der Kennlinie als beim Erfindungsgegenstand. Die
Verbesserung beim Erfindungsgegenstand beruht darauf, daß
die besondere Anordnung der Düsen untereinander und in bezug
auf die Oberfläche des Strömungskörpers es den
Strömungsstrahlen ermöglicht, ohne Behinderung von dem einen
Rand des Strömungskörpers über die Oberfläche bis zum
anderen Rand zu strömen, solange die Materialbahn einen
großen Abstand von der Oberfläche hat. Bei diesen
Strömungsverhältnissen bildet sich zwischen der Oberfläche
des Strömungskörpers und der Materialbahn ein kleiner
Unterdruck aus, der anziehend auf die Materialbahn wirkt.
Diese für nach dem Tragflächenprinzip arbeitende
Vorrichtungen typische Wirkung geht mehr und mehr verloren
und wird durch die Wirkung eines schnell stärker werdenden
Polsters ersetzt, wenn sich die Materialbahn der Oberfläche
des Strömungskörpers nähert. Diese Umwandlung zwischen einer
nach dem Tragflächenprinzip arbeitenden Vorrichtung und
einer nach dem Luftkissenprinzip arbeitenden Vorrichtung
beruht darauf, daß mit kleiner werdendem Abstand der
Materialbahn von der Oberfläche des Strömungskörpers die
divergierend aus den Düsen austretenden Strömungsstrahlen
flachgedrückt werden, was eine Vergrößerung des
Divergenzwinkels zur Folge hat. Die Randstrahlen können dann
nicht länger unbehindert aneinander vorbeiströmen, sondern
treffen aufeinander, so daß es zu einem Stau des
Strömungsmediums zwischen den beiden Düsenreihen kommt. Das
verbesserte Tragkraftverhalten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kommt in einer graphischen Darstellung der auf
die Materialbahn einwirkenden Kraft, aufgetragen über den
Abstand der Materialbahn von dem Strömungskörper, dadurch
zum Ausdruck, daß die Tragkraft bei sehr nahem
Materialbahnabstand sehr groß ist und die Kennlinie für die
Tragkraft mit einer großen Steilheit den Nullwert erreicht.
Die besondere geometrische Zuordnung der Düsen zueinander
und in bezug auf die Oberfläche des Strömungskörpers
schafft für das Strömungsmedium definierte Strömungs
verhältnisse. Sowohl bei der Arbeitsweise der Vorrichtung
nach dem Tragflächenprinzip als auch beim Übergang in die
Arbeitsweise der Vorrichtung nach dem Luftkissenprinzip kann
das ohne Störung über den Strömungskörper strömende
Strömungsmedium oder das durch das Aufeinandertreffen der
Strömungsstrahlen zur Umkehr gezwungene Strömungsmedium quer
zur Längsachse des Strömungskörpers über den einen oder
anderen Längsrand zwischen den Strömungsstrahlen abströmen.
Da die über den Strömungskörper hinwegstreichenden
Strömungsstrahlen auch im Bereich der Materialränder
vorhanden sind, verhindern sie ein Abströmen des Mediums
aus dem zwischen Materialbahn und Strömungskörper
gebildeten Polster quer zu den Materialbahnrändern. Dieses
Strömungsverhalten schließt ein Randflattern der
Materialbahn aus, das infolge einer in Längsachse des
Strömungskörpers bei herkömmlichen nach dem
Luftkissenprinzip arbeitenden Vorrichtungen leicht auftritt.
Selbst bei großem Abstand der Materialbahn vom
Strömungskörper bis zum Materialbahnrand ergibt sich bei
einem Betrieb mit erwärmter Blasluft wegen dieser
Überströmung der Strömungskörper ein besserer
Wärmeübergangswert zwischen dem Strömungsmedium und der
Materialbahn, verbunden mit einer gleichmäßig verteilten
Erwärmung der Materialbahn, im Vergleich zu herkömmlichen,
nach dem Luftkissenprinzip arbeitenden Vorrichtungen, weil
bei großer überströmter Fläche die Strömungsverhältnisse
über die Länge des Strömungskörpers gleich sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Volumen
und Druck den unterschiedlichen Aufgaben zum schwebenden
Führen und gegebenenfalls Wärmebehandeln von Materialbahnen
extrem weit anpassen.
Die Erfindung mit ihren Vorteilen der Wandlung vom
Tragkraftverhalten auf das Luftkissenverhalten läßt sich
sowohl bei mit großem Volumen arbeitenden umluftbetriebenen
Vorrichtungen zum schwebenden Führen von Materialbahnen,
bei denen der Querschnitt der Düsen bei etwa 2‰ bezogen
auf die beaufschlagte Materialbahnoberfläche liegt, als
auch bei mit geringem Luftvolumen arbeitenden Vorrichtungen
zum schwebenden Führen von Materialbahnen verwirklichen,
bei denen der Querschnitt der Düsen bei etwa 2 bezogen
auf die beaufschlagte Materialbahnoberfläche liegt. Sofern
es nicht auch noch auf die Wärmebehandlung der Materialbahn
mit Blasluft ankommt, sondern nur auf die schwebende
Bahnführung ist es sogar möglich, mit dem Querschnitt der
Düsen bis auf etwa 0,1‰ herunterzugehen. Die
erfindungsgemäße Lehre ermöglicht diese starke Herabsetzung
des Düsenquerschnittes allerdings bei erhöhtem Druck des
Blasmediums ohne Beeinträchtigung der Schwebeeigenschaften
und damit ein geringes Luftvolumen, was sich
vorrichtungstechnisch insofern günstig auswirkt, als nicht
mehr die großvolumigen herkömmlichen Umlufttrockner benötigt
werden.
Während bei Umlufttrocknern die aus den Düsen austretende
Blasluft nicht nur die Aufgabe hat, die Warenbahn schwebend
zu führen, sondern auch zu trocknen und die beim Trocknen
flüchtig werdenden Stoffe aufzunehmen, kann bei einer
Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art die Funktion des
Schwebens und die der Trocknung getrennt werden. In diesem
Fall dient die erfindungsgemäße Vorrichtung nur der
schwebenden Führung, während die Trocknung durch zusätzliche
Elemente, zum Beispiel Infrarotstrahler erfolgt, die
zwischen den einzelnen Vorrichtungen angeordnet sind. Die
Infrarotstrahler können als Hell- oder Dunkelstrahler
ausgebildet sein. Als Dunkelstrahler können die Strömungs
körper verwendet werden, die dann als Hohlkörper ausgebildet
und von einem Heizmedium durchströmt sind.
Wegen des mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus den Düsen
austretenden geringen Volumens der Blasstrahlen läßt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Trockner auch als
sperrende Schleuse am Einlaßschlitz für die Materialbahn
einsetzen. In diesem Fall wird die Vorrichtung mit
hocherhitzter Blasluft betrieben. Durch Vermischung mit der
über den Einlaßschlitz einströmenden Kaltluft wird diese auf
eine Temperatur aufgeheizt, bei der es nicht mehr bei
Vermischung mit der lösungsmittelhaltigen Trockner
atmosphäre zu schädlichen Kondensationen kommen kann.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich nicht nur
mit Blasluft, sondern auch mit einem flüssigen Medium
betreiben. Ein Einsatzgebiet sind Beizbäder für
Metallbänder. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bringt in einem solchen Fall eine erhebliche Einsparung des
Badvolumens, da die Intensität der Flüssigkeitsstrahlen bei
Einsatz von Hochdruckpumpen die Beizwirkung verbessert.
Durch den Einsatz von Hochdruckpumpen ist auch die
Voraussetzung für kleine, zu den Düsen führende Leitungen
geschaffen. Der Bauaufwand wird dadurch erheblich
vermindert. Die Strömungskörper können als Kanäle
ausgebildet sein und das Heizmedium für eine gleichmäßige
Erwärmung des Bades führen. Bei zentral erwärmter Beize kann
die Beize in die Strömungskörper eingeleitet und den in
deren Wandung ausgebildeten Düsen zugefügt werden.
Oberflächenfehler an dünnen und empfindlichen Bändern, die
sonst durch Fehler in der Walzenoberfläche hervorgerufen
werden, entfallen.
Die Strahlachse des Strömungsstrahls einer jeden Düse kann
zur gekrümmten Oberfläche des Strömungskörpers eine
Sekante, Tangente oder Passante bilden. Wichtig ist nur,
daß der Strömungsstrahl unter Berücksichtigung seines
Divergenzwinkels und des Abstandes der Düse von der
gekrümmten Oberfläche bei fehlender Materialbahn mit
wenigstens einem Drittel seiner Oberfläche die Oberfläche
des Strömungskörpers anströmt. Der Abstand der Düsen von
der angeströmten Oberfläche des Strömungskörpers sollte
wenigstens 1/10 der der Materialbahn zugekehrten Oberfläche
des Strömungskörpers 2 in Strömungsrichtung betragen.
Eine gegenseitige Behinderung benachbarter Strömungs
strahlen wird nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung jedenfalls dann mit Sicherheit ausgeschlossen,
wenn die auf eine Mittelebene der Materialbahnführung
projizierten Verbindungslinien zwischen den zugewandten
Randbereichen der gegenüberliegenden Düsen einen Winkel
zwischen 5° und 20°, insbesondere 10° bis 12°,
einschließen.
Die konvex gekrümmte Oberfläche des Strömungskörpers kann
unterschiedliche Formen haben. Als zweckmäßig haben sich die
Form eines flachen Ellipsenbogens, eines flachen Korbbogens
oder eines flachen Polygons erwiesen. Optimale Ergebnisse
lassen sich mit Ellipsenbogen einer Ellipse mit dem
Achsverhältnis 1 : 4 für Hochdruckblasluft (über 50 mbar) und
1 : 3 für Umluftblasdruck (unter 30 mbar) erzielen. Der
Abstand der hintereinander angeordneten Ellipsenbogen
beträgt vorzugsweise 50 bis 80 von Hundert der großen
Ellipsenachse.
Bei mehreren in Materialbahnlaufrichtung hintereinander
angeordneten Strömungskörpern ist es zweckmäßig, entweder
zwischen zwei benachbarten Strömungskörpern einen
gemeinsamen Zufuhrkanal für das Strömungsmedium für die den
beiden Strömungskörpern zugeordneten Düsen vorzusehen oder
die Strömungskörper als Zufuhrkanäle auszubilden, die die
Düsen tragen, die den benachbarten Strömungskörpern
zugeordnet sind.
Um die Abströmverhältnisse festzulegen, ist nach einer
weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß zwischen den
Blasluftdüsen und den Strömungskörpern auf der der
Materialbahn abgewandten Seite ein Abströmkanal angeordnet
ist. Der Abströmkanal kann in einen Sammelkanal münden, der
von einem Strömungskörper gebildet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zum schwebenden Führen von
Materialbahnen im Querschnitt in Laufrichtung
der Materialbahn bei großem Materialbahnabstand,
Fig. 2 die Vorrichtung gem. Fig. 1 in Aufsicht,
Fig. 3 die Vorrichtung gem. Fig. 1 im Querschnitt in
Materialbahnlaufrichtung bei kleinem Material
bahnabstand,
Fig. 4 die Vorrichtung gem. Fig. 3 in Aufsicht,
Fig. 5 eine weitere Vorrichtung zum schwebenden Führen
von Materialbahnen im Querschnitt in Material
bahnlaufrichtung,
Fig. 6 ein Düsenrohr mit im Querschnitt kleinen
Runddüsen in Ansicht,
Fig. 7 einen Blaskasten mit im Querschnitt großen,
länglichen Düsen in Ansicht,
Fig. 8 einen Ausschnitt mehrerer oberhalb und unterhalb
einer Warenbahn angeordneter Vorrichtungen zum
schwebenden Führen von Warenbahnen im Quer
schnitt in Materialbahnlaufrichtung,
Fig. 9 einen Ausschnitt mehrerer oberhalb und unterhalb
einer Warenbahn angeordneter Vorrichtungen zum
schwebenden Führen von Warenbahnen im Quer
schnitt in Materialbahnlaufrichtung in einer zur
Fig. 8 anderen Ausführung und
Fig. 10 ein Diagramm des Tragkraftverhaltens verschiedener
Vorrichtungen zum schwebenden Führen von
Materialbahnen.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung zum
schwebenden Führen einer Materialbahn 1 besteht aus einem
Strömungskörper 2, der im Querschnitt die Form einer flachen
Strömungskörpers 2 angeordneten Düsenrohren 3 a, 3 b, über die
Blasluft zu im Querschnitt kleinen Düsen 4 a , 4 b zuführbar
ist. Die Düsen 4 a, 4 b sind in dem Rohr 3 a, 3 b ausgebildet und
in Reihe mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet,
wie in Fig. 6 dargestellt. Ihr Abstand von den
Strömungskörpern 2 beträgt wenigstens 1/10 der Wegstrecke
für die Strömung über den Strömungskörper 2, die etwas
größer als die Breite des Strömungskörpers 2 ist. Die Düsen
4 a, 4 b der beiden Düsenreihen sind in Richtung der Längsachse
des Strömungskörpers 2 um eine halbe Teilung (Abstand zweier
benachbarter Düsen 4 a, 4 b) gegeneinander versetzt. Der
gegenseitige Abstand der Düsen 4 a, 4 b und der Abstand der
gegenüberliegenden Düsenreihen ist so gewählt, daß die auf
eine Mittelebene der Materialbahnführung projizierten
Verbindungslinien 5 a, 5 b zwischen den zugewandten Rändern der
gegenüberliegenden Düsen einen Winkel γ einschließen, der
5° bis 20° beträgt. Die aus den Düsen 4 a, 4 b austretenden
Freistrahlen 6 a, 6 b strömen die gekrümmte Oberfläche der
Strömungskörper 2 flach an. Die zentrale Strömungsachse
7 a, 7 b bildet zur gekrümmten Oberfläche entweder eine
Sekante, eine Tangente oder, wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, eine Passante. Dabei sollte der Freistrahl
6 a, 6 b mit wenigstens einem Drittel seines Umfangs die
Oberfläche des Strömungskörpers 2 anströmen.
Wie die Fig. 1 und 2 für einen großen Abstand der
Materialbahn 1 von der Oberfläche des Strömungskörpers 2
zeigen, werden die aus den Düsen 4 a, 4 b als Freistrahlen
austretenden Blasluftstrahlen nach Auftreffen auf den
Strömungskörper 2 aufgrund des dann wirksamen Coanda
effektes zu Wandstrahlen 8 a, 8 b, die über die gekrümmte
Oberfläche des Strömungskörpers 2 ungestört hinwegströmen,
denn die divergierenden Wandstrahlen bleiben innerhalb des
jeweiligen, durch den Winkel γ eingegrenzten Strömungs
feldes. Das bedeutet, daß die in entgegengesetzter Richtung
über die Oberfläche strömenden Blasluftstrahlen sich auch
nicht mit ihren Randstrahlen störend tangieren.
Da die Materialbahn 1 einen großen Abstand von der
gekrümmten Oberfläche des Strömungskörpers 2 hat, werden die
Blasluftstrahlen in der Höhe nicht eingeengt. Die mit hoher
Strömungsgeschwindigkeit über die gekrümmte Oberfläche
strömenden Blasluftstrahlen üben auf die Materialbahn 1
durch den Bernoulli-Effekt eine anziehende Wirkung aus. Das
hat zur Folge, daß der Strömungskanal zwischen der
gekrümmten Oberfläche und der Materialbahn enger wird. Die
divergierenden Blasluftstrahlen werden deshalb von der
Materialbahn 1 flachgedrückt. Damit wird aber ihr
Divergenzwinkel größer und die benachbarten,
entgegengerichteten Blasstrahlen treffen mehr und mehr
aufeinander, und es kommt zu einem Stau von Blasluft auf der
Oberfläche des Strömungskörpers zwischen seinen
Längsrändern, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Aus
der nach dem Tragflächenprinzip arbeitenden Vorrichtung ist
also eine nach dem Luftkissenprinzip arbeitende Vorrichtung
geworden. Der in dem Luftkissen bzw. Luftpolster herrschende
Überdruck sorgt für eine Strömungsumkehr. Die Blasluft
strömt dann quer zur Längsachse des Strömungskörpers 2
jeweils zwischen den benachbarten Blasstrahlen derselben
Düsenreihe über die Längsränder ab.
Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt die
Materialbahn 1 in einen solchen Abstand von dem Strömungs
körper 2 zur stabilen Lage, bei dem Gewicht und Gegendruck
der Materialbahn 1 durch die Tragkraft der Vorrichtung
kompensiert werden. Dünne und leichte Materialbahnen
benötigen praktisch kein Luftpolster und können deshalb ohne
Wellenlinie geführt werden. Dadurch wird es möglich, auch
auf beiden Seiten der Materialbahn gegenüberliegend
Strömungskörper anzuordnen.
In Fig. 10 sind für verschiedene Vorrichtungen zum
schwebenden Führen von Materialbahnen charakteristische
Kurven für die Tragkraft über den Abstand der Materialbahn
von der Oberfläche des Strömungskörpers dargestellt. Um
einen wahren Vergleich der verschiedenen Vorrichtungen zu
erhalten, sind sowohl für die Abszisse dimensionslose
Abstandswerte als auch für die Ordinate dimensionslose
Tragkraftwerte gewählt. Der dimensionslose Abstand ist das
Verhältnis zwischen absolutem Abstand zur Ausdehnung des
Strömungskörpers in Materialbahnlaufrichtung. Die
dimensionslose Tragkraft ist das Verhältnis zwischen
absoluter Tragkraft zum Produkt aus dem dynamischen
Anfangsdruck und dem Querschnitt der Düsen unter
Berücksichtigung der Kontraktion.
Die Kurve 13 stellt das Tragkraftverhalten einer herkömm
lichen, nach dem Tragflächenprinzip arbeitenden Vorrichtung
zum schwebenden Führen von Materialbahnen dar, während die
Kurve 12 das Tragkraftverhalten einer nach dem
Luftkissenprinzip arbeitenden Vorrichtung zum schwebenden
Führen von Warenbahnen darstellt.
Nachteilig bei der erstgenannten Vorrichtung ist, daß selbst
bei sehr kleinem Abstand die Tragkraft nicht besonders groß
ist. Es besteht deshalb die Gefahr, daß die Materialbahn den
Strömungskörper berührt. Bei einer solchen Vorrichtung wird
zwar der angestrebte Nullwert für die Tragkraft erreicht,
doch in diesem Fall bei geringer Kurvensteilheit und nur
durch die Addition von hintereinanderliegenden Über- und
Unterdruckzonen. Das bedeutet, daß bei solchen Vorrichtungen
eine Neigung zum Randflattern der Materialbahn besteht.
Bei der zweitgenannten Vorrichtung zum schwebenden Führen
von Materialbahnen erhält man bei kleinem Materialbahn
abstand zwar eine wesentlich größere Tragkraft als mit der
erstgenannten Vorrichtung, doch hat die Kurve eine geringere
Steilheit, und es wird nicht der Nullwert für die Tragkraft
erreicht. Das bedeutet eine instabile Führung und
Randflattern der Materialbahn.
Die Kurve 10 stellt das Tragverhalten einer Vorrichtung mit
Freistrahlen dar gemäß deutschem Patent P 36 07 371, das
sich von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur darin
unterscheidet, daß die gegenüberliegenden, demselben
Strömungskörper zugeordneten Düsen nicht gegeneinander um
eine halbe Teilung versetzt sind. Bei dieser Vorrichtung
erreicht die Tragkraft wie die erstgenannte Vorrichtung den
Nullwert, sie liegt aber insgesamt auf einem höheren Niveau.
Das bedeutet, daß diese Vorrichtung gegenüber den beiden
bekannten Vorrichtungen ein verbessertes Tragkraftverhalten
hat.
Im Vergleich zum Tragverhalten dieser bekannten Vorrich
tungen, aber auch zu der des anderen Patentes zeichnet sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung durch ein überlegenes
Tragverhalten aus. Die Kurve 9 stellt das Tragkraftverhalten
der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1
bis 4 mit den Düsen kleinen Querschnitts gemäß Fig. 6 dar.
Bei kleinem Materialbahnabstand ist die Tragkraft der
erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich größer als die
Tragkraft bei den nach dem Luftkissenprinzip arbeitenden
Vorrichtungen. Wegen der größeren Steilheit der Kurve bei
Erreichen des Nullwertes der Tragkraft ist die schwebende
Führung wesentlich stabiler. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ermöglicht deshalb ein wellenlinien- und
flatterfreies Schweben von Materialbahnen, unabhängig von
der Zugspannung in Materialbahnlängsrichtung.
Mit einer Vergrößerung des Querschnittes der Düsen ändert
sich auch das Tragkraftverhalten. Die Kurve 11 stellt das
Tragkraftverhalten einer umluftbetriebenen Vorrichtung gemäß
Fig. 5 mit Düsen gemäß Fig. 7 dar. Der Verlauf dieser
Kurve 11 entspricht im Prinzip dem Verlauf der Kurve 9,
allerdings bei größerem Bahnabstand. Nach wie vor ist aber
das Tragkraftverhalten einer solchen Vorrichtung im
Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen wegen der größeren
Anfangstragkraft und des Abfalls der Tragkraft bis auf Null
überlegen. Der Bahnabstand entspricht dem herkömmlicher
Vorrichtungen.
Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 der
Strömungskörper 2 als ein von einem Heiz- oder Kühlmedium
durchströmtes Rohr ausgebildet sein kann, um die aus den
Düsen austretende Blasluft zu erwärmen, ist eine solche
Erwärmung beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 nicht nötig,
das mit Umluft betrieben werden kann. Beim Ausführungs
beispiel der Fig. 5 hat die der Materialbahn 1 zugekehrte
Oberfläche des Strömungskörpers 2 etwa die gleiche Form wie
der im Querschnitt flachelliptische Strömungskörper 2 des
Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bis 4. Anstelle der in
einem Rohr 3 ausgebildeten Düsen 4 mit rundem,
verhältnismäßig kleinem Querschnitt sind in Kästen 3 für die
Zufuhr von Blasluft Düsen 4 mit ovalem, wesentlich größerem
Querschnitt ausgebildet, wie in Fig. 7 dargestellt. Während
die Düsen 4 mit kleinem Querschnitt der Fig. 6 mit geringem
Luftvolumen, dafür aber höherem Druck betrieben werden,
werden die Düsen 4 mit großem Querschnitt der Fig. 7 mit
großem Luftvolumen, aber geringem Druck betrieben. Letztere
eignen sich für den Einsatz in einem Umlufttrockner, während
die erstgenannten Düsen sich für den Einsatz zum schwebenden
Führen von Warenbahnen vor allem dann eignen, wenn die
Wärmeübertragung durch die Luft zweitrangig ist.
Der Strömungskörper 2 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
5 ist als kastenförmiger Kanal ausgebildet und weist in
seinen Seitenwänden ein Gitter 15 a, 15 b auf, über das die
zwischen den Freistrahlen 6 a, 6 b eingeströmte verbrauchte
Blasluft abströmen kann.
Das Wirkungsprinzip einer solchen Vorrichtung ist gleich dem
der Fig. 1 bis 4. Der einzige Unterschied besteht, wie
ausgeführt, darin, daß die Düsen 4 einen anderen und
größeren Querschnitt haben. Das Tragverhalten einer
Vorrichtung gemäß Fig. 5 kommt in der Kurve 11 der Fig. 10
zum Ausdruck. Für diese Vorrichtung gelten also im
wesentlichen die gleichen Aussagen wie für die Vorrichtung
mit dem Tragverhalten gemäß der Kurve 9.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 8 und 9 zeigen mögliche
Anordnungen von Vorrichtungen zur schwebenden Führung von
Materialbahnen ober- und unterhalb der Materialbahn. Die
Vorrichtung gemäß Fig. 8 ist aus Vorrichtungen gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 5 aufgebaut, während die
Vorrichtung gemäß Fig. 9 aus flachelliptischen Hohlkörpern
ausgebildet ist, die die Strömungskörper bilden und
gleichzeitig Zufuhrkanäle für Blasluft zu den an ihren
Längsrändern ausgebildeten Düsen. Bei diesem Ausführungs
beispiel sind die Düsen derart angeordnet, daß die
Freistrahlen sich in der Darstellung der Projektion in der
Längsachse der Strömungskörper, nicht aber in Wirklichkeit
kreuzen.
Die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 8 eignet sich besonders für
Luft- und Flüssigkeitskalander. Wegen des harten Polsters
auf den Strömungskörpern, der engen Anordnung und der
konvexen Form der Strömungskörper lassen sich die
Strömungskörper und die trapezförmigen Luft- bzw.
Flüssigkeitskanäle 3 beiderseits der Materialbahn auf einen
Abstand Null zu der zwischen ihnen liegenden Mittelebene
oder darüber hinaus sogar etwas ineinander verzahnt
anordnen, so daß die Materialbahn in kurzen Wellen mit
großen Amplituden geführt wird. Hierdurch werden Beulen und
Längsfalten infolge ungleicher Feuchte, Materialstruktur
oder Dehnung schon im Trocknungsprozeß vermieden, so daß oft
ein nachfolgender Walzenkalander für die Glättung entfallen
kann.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 sind die Strömungs
körper noch näher aneinandergerückt und bilden gleichzeitig
die Zufuhrkanäle für die Blasluft zu den Düsen 4 a, 4 b. Diese
Anordnung eignet sich vor allem zum Betreiben mit Preßluft,
gespanntem Dampf oder Flüssigkeiten unter Druck.
Claims (8)
1. Vorrichtung zum schwebenden Führen von Material
bahnen, bestehend aus einem länglichen quer zur Laufrichtung
der Materialbahn angeordneten Strömungskörper mit auf der
Materialbahnseite konvex gekrümmter Oberfläche und an
beiden Längsrändern des Strömungskörpers in Reihe
angeordneten Düsen, mit denen zwischen die konvex gekrümmte
Oberfläche des Strömungskörpers und die Materialbahn ein
gasförmiges oder flüssiges Medium einblasbar ist, wobei
die dem einen Längsrand zugeordneten Düsen gegenüber den dem
anderen Längsrand zugeordneten Düsen in Richtung der
Längsachse des Strömungskörpers um etwa eine halbe Teilung
(Abstand benachbarter Düsen) versetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
(4, 4 a, 4 b) als mit Abstand von dem Strömungskörper (2)
angeordnete Freistrahldüsen ausgebildet sind, die mit
flachem Anströmwinkel auf die Oberfläche der Strömungskörper
(2) derart gerichtet sind, daß die benachbarten Randbereiche
der aus gegenüberliegenden Düsen austretenden
divergierenden Strömungsstrahlen (6 a, 6 b) bei fehlender
Materialbahn (1) im wesentlichen ohne gegenseitige
Behinderung aneinander vorbeiströmen und mit kleiner
werdendem Abstand der Materialbahn (1) von der Oberfläche
des Strömungskörpers (2) mehr und mehr aufeinandertreffen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand der Düsen (4, 4 a, 4 b) von der angeströmten Oberfläche
des Strömungskörpers (2) wenigstens 1/10 der Länge der der
Materialbahn (1) zugekehrten Oberfläche des Strömungskörpers (2)
in Strömungsrichtung beträgt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die auf
eine Mittelebene der Materialbahnführung projizierten
Verbindungslinien (5 a, 5 b) zwischen den zugewandten
Randbereichen der Strömungsstrahlen (6 a, 6 b) der gegenüberliegenden Düsen einen Winkel je
zwischen 5° und 20°, insbesondere zwischen 10° und
12° einschließen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
konvex gekrümmte Oberfläche des Strömungskörpers (2) im
Querschnitt die Form eines flachen Ellipsenbogens, eines
flachen Korbbogens oder eines flachen Polygons hat.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß bei
mehreren in Materialbahnlaufrichtung hintereinander
angeordneten Strömungskörpern (2) zwischen zwei
benachbarten Strömungskörpern (2) ein gemeinsamer
Zufuhrkanal (3) für das gasförmige oder flüssige Medium
für die den beiden Strömungskörpern (2) zugeordneten Düsen
(4 a, 4 b) vorgesehen ist (Fig. 8).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei
mehreren in Materialbahnlaufrichtung hintereinander
angeordneten Strömungskörpern (2) die Strömungskörper (2)
als Zufuhrkanäle für das gasförmige oder flüssige Medium
ausgebildet sind und in ihrer Wandung die Düsen (4 a, 4 b)
ausgebildet sind, die den benachbarten Strömungskörpern (2)
zugeordnet sind (Fig. 9).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den Düsen (4 a, 4 b) und dem Strömungskörper (2) auf der der
Materialbahn (1) abgewandten Seite ein Abströmkanal
(16 a, 16 b) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Abströmkanal (16 a, 16 b) in einem Sammelkanal (17) mündet,
der von dem Strömungskörper (2) gebildet ist.
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