DE3815211C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen
einer laufenden Warenbahn nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 31 11 744
bekannt. Die Vorrichtung weist einen Düsenkasten in Form
einer Überdruckdüse zur Behandlung einer Warenbahn auf.
Der Düsenkasten weist ein Gehäuse mit einer inneren
Kammer auf, die mit Innenwänden versehen ist. Diese
Innenwände weisen Öffnungen auf, die die innere Kammer
mit Seitenkammern verbinden. Außenwände weisen obere
geneigte Wände auf, die Schlitzdüsen bilden, die
wiederum abgerundete Bereiche auf den Innenwänden
aufweisen.
Die oberen Bereiche der Innenwände der bekannten
Vorrichtung sind dabei derartig gekrümmt, daß ein
Coanda-Effekt auftritt, wozu ein aus Fig. 2 dieser
Druckschrift ersichtlicher Winkel so gewählt wird, daß
die Strömung einer resultierenden gekrümmten
Führungsfläche folgt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Erzeugung dieses
Coanda-Effektes zu einer nicht immer befriedigenden
Stabilität der Luftströmung führt, was eine gleichmäßige
Beaufschlagung der Warenbahn unter Beibehaltung einer
guten Wärmeübertragung ungeachtet des in gewissen
Grenzen variierbaren Bahnabstandes nicht mehr möglich
macht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zum Trocknen einer laufenden Warenbahn der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu
schaffen, die die Erzeugung einer Luftströmung
schärferer Luftströme bei guter Stabilität der Warenbahn
möglich macht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des
Anspruchs 1.
Durch den möglichst scharfen Knick an der Verbindung
zwischen der Stützfläche und der jeweils zugehörigen
gelochten und in Laufrichtung der Warenbahn gesehen
geneigten Seitenwand wird der Coanda-Effekt der
Luftströme verhindert, was zunächst dazu führt, daß die
Stabilität der Luftströmung größer wird und die
angestrebte gleichmäßigere Beaufschlagung der Warenbahn
durch schärfere Luftströme möglich gemacht wird. Dabei
ist es möglich, eine höhere Wärmeübertragung ungeachtet
des Warenbahnabstandes innerhalb gewisser Grenzen
beizubehalten.
Durch das Vorsehen von kleindimensionierten Löchern in
den geneigten Seitenwänden wird die Erzeugung kleiner
Luftwirbel möglich gemacht, was zu einem besseren
Wärmeübergang führt. Dadurch ist es ferner möglich,
große Wirbel bzw. Verwirbelungen zu vermeiden, was
wiederum die Vermeidung eines Bahnflatterns möglich
macht. Dies wiederum macht die Lagerung der auf der Luft
schwebenden Warenbahn ruhiger und stabiler.
Der Unteranspruch hat eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine
erfindungsgemäße Bahntrocknungsvorrichtung
in einer weitgehend schematischen Darstellung;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in
Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei bestimmte
Teile aus Gründen der Klarheit der
Zeichnung weggelassen sind und die zwei Düsen- bzw.
Luftkästen zeigt, die an der unteren Leitungseinrichtung
befestigt sind;
Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch einen
der Düsenkästen gemäß den Fig. 1 und 2 in
einer vergrößerten Darstellung und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des
in den anderen Figuren dargestellten Düsenkastens
in auseinandergezogener Darstellung.
In Fig. 1 ist eine Bahntrocknungsvorrichtung dargestellt,
die eine Warenbahn W schwebend hält und ein langgestrecktes
Trockengehäuse 2 aufweist, das von einem isolierten
Deckel 3, einem isolierten Boden 4, einer isolierten
Seite 5 und einer gegenüberliegenden isolierten Seite
6 umschlossen ist. Ein isoliertes Einlaßende 7 hat einen
horizontalen Schlitz 8, durch den die Warenbahn W eintritt.
Das gegenüberliegende Austrittsende ist durch die isolierte
Endwand 10 gebildet und einen darin ausgebildeten
entsprechenden Schlitz, durch den die Warenbahn W austritt.
Die Anordnung enthält eine obere Düsenkastenanordnung 12 und
eine untere Düsenkastenanordnung 14, zwischen denen die Warenbahn
W hindurchgeführt wird. Die Anordnungen 12 und 14 weisen
jeweils eine Folge von Luftkästen bzw. Düsenkästen 15 auf,
die voneinander beabstandet entlang der Oberseite und der
Unterseite der Warenbahn W angeordnet sind, wobei sich diese Düsenkästen 15
quer über die Warenbahn W erstrecken. Es wird darauf hingewiesen,
daß die oberen Düsenkästen 15 gegenüber den unteren
Düsenkästen 15 versetzt entlang der Warenbahn W angeordnet sind, wodurch
die Warenbahn W beim Betrieb der Vorrichtung die dargestellte
übliche Sinuswellenform annimmt.
Eine Luftzufuhrleitungseinrichtung 20 ist für
die oberen Düsenkästen 15 vorgesehen, während eine ähnliche
Luftzufuhrleitungseinrichtung 22 für die unteren
Düsenkästen 15 angeordnet ist. Diese Leitungseinrichtungen
enthalten sich in Längsrichtung erstreckende Leitungen 23,
die sich von der zentralen Zufuhrleitung 24 erstrecken.
Die Leitungen 23 haben jeweils eine Folge von Luftzufuhransätzen
26 (siehe Fig. 2 und 3), die sich in Querrichtung
erstrecken und in Längsrichtung voneinander beabstandet
sind. Ein Düsenkasten 15 steht jeweils mit einem der Ansätze
26 in Luftaufnahmeverbindung, so daß die Luftzufuhrleitungen
jedem der Düsenkästen 15 Druckluft zuführen, die diese
schließlich gegen die Warenbahn W ausströmen lassen, um diese
schwebend zu halten.
Die Luftzufuhrleitungseinrichtung enthält einen Kopfrahmen
30, der innerhalb des Gehäuses befestigt ist und dazu dient,
das Luftzufuhrsystem zu halten.
Der in Einzelheiten in Fig. 3 dargestellte Düsenkasten enthält
Seitenwände 32, 34, die an ihren oberen Enden in
nach innen umgebogene Flansche 35, 36 übergehen. Die Düsenkästen
15 haben ferner Endwände 39 und 40, die an den Enden
der Düsenkästen 15 angeschweißt sind. Einstelleinrichtungen (Fig.
2 und 4) sind an jedem Ende der Düsenkästen 15 vorgesehen, um
die einzelnen Düsenkästen 15 sowohl in Richtung der Warenbahn W als
auch von dieser weg und im Winkel zu der Warenbahn W einzustellen.
Diese Einrichtung enthält einen Kragträger 100, eine Aufbockschraube
102, eine Schraubenmutter 103 und eine Schraube
105.
Die Düsenkästen 15 haben ferner eine untere Wand 37, die zwischen
den Seitenwänden 32, 34 verläuft und in der eine rechtwinklige
Öffnung 38 ausgebildet ist, um den Luftzufuhransatz 26 der
Leitungseinrichtung aufzunehmen. Es wird darauf hingewiesen,
daß eine O-Ringdichtung 42 in dem querschnittlich U-förmigen
Dichtungsaufnahmeteil 44 rechteckiger Form (Fig. 4)
angeordnet ist.
Der Düsenkasten 15 enthält ferner eine obere Außenwand 46, die der Warenbahn
W benachbart angeordnet ist und als Düsenkastenoberfläche bezeichnet
wird. Diese Wand 46 kann eine mittige Reihe von
Luftausströmöffnungen 46a zum Zuführen zusätzlicher Luft
zu der Bahn haben, falls dies erforderlich ist. Ohne die
mittige Luftbeaufschlagung ist der Bereich eines Düsenkastens
15 zwischen Schlitzdüsen 52 und 53 ziemlich ruhig,
und die Wärmeübertragung ist sehr gering in diesem Bereich.
Wenn Luftbeaufschlagung in diesem Bereich hinzukommt,
trägt dies direkt zur Wärmeübertragung bei, ohne daß dies
die Wirksamkeit der Wärmeübertragung der schon dort befindlichen
Luftwirbel behindert oder verringert.
Die Wand oder Kastenfläche 46 ist Teil eines Luftverteilungsbauteils
47, das ebenfalls geneigte Seitenwände 48 und 49 und
innere, nach innen umgebogene Flansche oder Lippen 50
und 51 aufweist. Der Winkel an der Verbindung 45 der Außenwände
46 mit den geneigten Seitenwänden 48 und 49 ist so scharf,
daß ein Coanda-
Effekt der ausströmenden Luft verhindert werden kann. Mit anderen
Worten verhindert dies den Coanda-Effekt der Luftströme,
der darin besteht, daß diese versuchen, der Metallblechfläche
um die Knickstellen herum zu folgen. Dies führt zu
einer Stabilität des Luftstrommusters und zu einer konsistenteren
Beaufschlagung schärferer Schlitzströme auf
die Warenbahn W unter Beibehaltung einer höheren Wärmeübertragung
ungeachtet des Bahnabstandes (innerhalb Grenzen).
Die geneigten Seitenwände 48 und 49 sind etwa im Winkel von
45° zu der Warenbahn W geneigt, d. h. zu der inneren Wand 46, wie
nachfolgend näher erläutert wird.
Die geneigten Seitenwände 48 und 49 bilden zusammen mit den nach
innen umgebogenen Flanschen 35 und 36 die Schlitzdüsen
52 und 53. Diese Schlitzdüsen 52, 53 haben vorzugsweise eine Breite
von 2,159 mm bis 2,286 mm (0,085 bis 0,090 inch) nach dem Auseinanderklaffen.
Die Flansche 35 und 36 liegen geringfügig unterhalb der
Wand 46 bezüglich der Bahn, und zwar um 3,175 mm±0,381 mm (0,125±0,015
inches).
Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die geneigten Seitenwände
48 und 49 jeweils eine Folge kleiner Löcher 60 im
Gegensatz zu herkömmlichen Öffnungen, und zwar entlang
ihrer Länge, wodurch kleine Luftwirbel erzeugt werden.
Dies führt zu einem guten Wärmeübergang.
Dies führt ferner zu weniger großen Wirbeln
bzw. Verwirbelungen und damit zu einem geringeren Bahn
flattern.
Eine perforierte Platte bzw. Lochplatte 64 hat eine Reihe von
Lappen 65 (Fig. 3 und 4),
so
daß die perforierte Platte 64 verschieblich in die nach
innen umgebogenen Flansche 50 und 51 eingreift. Das Luftverteilungsbauteil
47 ist mittels Schweißpunkten 70 fest innerhalb des
Düsenkastens 15 entlang dessen Seiten befestigt, d. h., es ist
fest an den Seitenwänden 32 und 34 des Düsenkastens 15 angebracht.
Damit bilden die Lappen 65 und Flansche 50 und 51
eine Führungseinrichtung zum verschieblichen Halten der
Lochplatte 64. Die durch die Lappen 65 gebildete Gabelung
an der Lochplatte 64 bringt es mit sich, daß die
Lochplatte 64 leicht herstellbar und einbaubar ist.
Beim Betrieb der Bahntrocknungsvorrichtung wird Druckluft von der Leitungszufuhreinrichtung
über den Ansatz 26 der Leitungen
ins Innere der Düsenkästen 15 eingeführt, woraufhin die Luft
durch die Lochplatte 64 hindurchtritt, die diese innerhalb
einer Luftverteilungs- bzw. Ausgleichkammer 74 des Düsenkastens 15 ohne nennenswerte
Querströmungen gleichmäßig verteilt. Anschließend strömt
die Druckluft durch die kleinen Löcher 60 der geneigten
Abschnitte und durch die Schlitzdüsen 52 und 53 gegen
die Warenbahn W in einem Winkel von etwa 45°.
Beim Luftaufprall erhöhen Wirbel in
dem aufprallenden Strahl die Wärmeübergangszahl. Die
Verwirbelung in dem Strahl wird erzeugt, wenn dieser sich
von der Schlitzdüse zur Aufprallfläche bewegt, und zwar
durch Vermischung mit der Umgebungsluft. Eine Verwirbelung
kann auch in dem Luftstrahl oberhalb der Schlitzdüse erzeugt
werden.
Wenn die zurückzulegende Strecke des Strahls zwischen der Schlitzdüse
und der Aufprallfläche größer als das 8fache der
Düsenschlitzbreite beträgt, dann ist die durch das Vermischen
hervorgerufene Verwirbelung vorherrschend, und
die Verwirbelung, die durch die kleinen Löcher 60 oberhalb
der Düse hervorgerufen wird, hat nur eine geringe Auswirkung
auf die Wärmeübertragung. Bei der erfindungsgemäßen
Verwendung der Düsenkästen 15 beträgt diese Strecke jedoch
typischerweise nur etwa das 4fache der Schlitzbreite. In
diesem Fall kann die Wärmeübergangszahl um 30% durch die
oberhalb der Schlitzdüse hervorgerufene Verwirbelung erhöht
werden.
Wenn die induzierte Verwirbelung eine kleine Größe hat,
ist dies mit einem weiteren wichtigen Vorteil verbunden.
Dieser Vorteil besteht darin, daß beim Luftaufprall auf
eine flexible, leichte Bahn diese nicht so sehr beeinträchtigt
wird, wie wenn der Strahl Verwirbelungen im
großen Maßstab hat. Die Lagerung der auf Luft schwebenden
Bahn ist ruhiger und stabiler.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden kleine Verwirbelungen
oberhalb der Schlitzdüse induziert, in dem der
Luftstrahlstrom durch kleine Löcher geleitet wird. Die
Löcher müssen nicht nur klein, sondern auch dicht voneinander
beabstandet sein, so daß die Bereiche zwischen den
Löchern sehr klein sind.
Gemäß der Erfindung beträgt
die Gesamtfläche der Löcher etwa das 2,5fache derjenigen
der Schlitzdüse, so daß die Luft mit beträchtlicher Geschwindigkeit
durch die Löcher strömt, jedoch nicht mit
so hoher Geschwindigkeit, daß der Druckabfall des Luftstroms
zu groß ist.
Unter
Berücksichtigung des Erfordernis kleiner Löcher und Zwischenflächen
und der Möglichkeit, solche Löcher ohne hohe
Herstellungskosten in das Metallblech zu stanzen, sind
Löcher von 3,55 mm (0,14 inch) Durchmesser, die in einem gleichseitigen
Dreieck 5,33 mm (0,21 inch) auseinanderliegen, ein guter Kom
promiß.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Trocknen einer laufenden Warenbahn
(W), wobei die Warenbahn (W) während ihrer Trocknung mit
Hilfe von Düsenkästen (15) schwebend geführt wird und
wobei die Düsenkästen (15)
- - jeweils zwei im Abstand voneinander angeordnete Schlitzdüsen, (52, 53), deren Austrittsrichtungen zur Laufrichtung der Warenbahn (W) gegeneinander geneigt sind,
- - jeweils eine Luftverteilungskammer (74) mit zwei im Abstand voneinander angeordneten gelochten Seitenwänden (48, 49) zur Zufuhr der Luft zu den Schlitzdüsen (52, 53) und
- - eine zwischen den Schlitzdüsen (52, 53) angeordnete, die zur Warenbahn (W) hingerichtete Begrenzung der Luftverteilungskammer (74) bildende Stützfläche (46) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die gelochten Seitenwände (48, 49) geneigt angeordnet sind,
- - daß die gelochten Seitenwände (48, 49) eine Vielzahl von Löchern (60) aufweisen, die einen Durchmesser von etwa 3,56 mm (0,14 inch) aufweisen, wobei die Löcher (60) derart voneinander beabstandet sind, daß die Zwischenflächen an ihren schmalsten Stellen etwa 1,78 mm (0,07 inch) breit sind und die Anzahl der Löcher so bemessen ist, daß sie zusammen einen Querschnitt von etwa 2,5facher Fläche des Querschnitts der Schlitzdüsen (52, 53) begrenzen und daß
- - der Knick an der Verbindung (45) zwischen der Stützfläche (46) und der jeweils zugehörigen gelochten und, in Laufrichtung der Warenbahn (W) gesehen, geneigten Seitenwand (48 bzw. 49) möglichst scharf ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochplatte (64) von der
Stützfläche (46) nach innen beabstandet ist und ebenfalls
teilweise die Luftverteilungskammer (74) begrenzt, wobei
durch die Lochplatte (64) Druckluft vom Inneren des
Luftkastens (15) durch die Löcher (60) und von
dort durch die Schlitzdüsen (52, 53) strömt.
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