DE60029603T2

DE60029603T2 - Vorrichtung zum trocknen einer luftgetragenen bahn und verfahren zur verbesserung der wärmeübertragung in einer vorrichtung zum trocknen einer luftgetragenen bahn

Info

Publication number: DE60029603T2
Application number: DE60029603T
Authority: DE
Inventors: Pertti Heikkilä; Richard Solin
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: WO2001002643A1; CA2377523A1; AU5829600A; NO20016414L; FI991497A0; PT1218589E; CA2377523C; EP1218589A1; NO20016414D0; NO316453B1; US6598315B1; ES2269158T3; DE60029603D1; EP1218589B1; ATE334256T1

Description

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Düsenanordnung in einem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn und ein Verfahren zum Verbessern der Wärmeübertragung beim Trocknen einer durch Luft getragenen Bahn zu schaffen, wobei das Gerät und das Verfahren in den Oberbegriffen der nachstehend gezeigten unabhängigen Ansprüchen definiert sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist üblicherweise eine Düsenanordnung zu schaffen, die zumindest eine Überdruckdüse, die sich quer zu der Bahn erstreckt und an beiden Seiten der Düse, das heißt, an der Eintritts- und Austrittsseite der Düse, einen Düsenschlitz hat, der sich quer zu der Bahn erstreckt, wobei in dem Fall die Düsenschlitze an den entgegengesetzten Seiten der Düse einen Düsenschlitz, der sich quer zu der Bahn erstreckt, oder eine Reihe von aufeinanderfolgenden Düsenöffnungen aufweisen. Die Düsenschlitze sind angeordnet, um Trocknungsluftstrahlen schräg gegeneinander zu blasen, oder sie sind angeordnet, um Trocknungsluftstrahlen zu blasen, die mit Hilfe von gekrümmten Coanda-Flächen gegeneinander geführt sind. Die Anordnung weist weiter zumindest eine Düse zur direkten Beaufschlagung auf, die sich quer zu der Bahn erstreckt, wobei in dem Fall eine Vielzahl von Düsenschlitzen oder Düsenöffnungen in dieser Düse zur direkten Beaufschlagung zum Blasen von Trocknungsluft hauptsächlich senkrecht gegen die Bahn ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind die Düsenöffnungen oder Schlitze der Düse zur direkten Beaufschlagung in einer oder mehreren Reihen angeordnet oder sind andererseits gleichmäßig an der Stützfläche der Düse zur direkten Beaufschlagung verteilt.
Eine Vielzahl von Überdruckdüsen oder Düsen zur direkten Beaufschlagung ist üblicherweise in einer alternierenden Abfolge an beiden Seiten der Bahn angeordnet. Dadurch sind eine Überdruckdüse und eine Düse zur direkten Beaufschlagung entgegengesetzt zueinander angeordnet, wie zum Beispiel in der internationalen Patentveröffentlichung WO 95/14199 gezeigt ist. In der WO-Veröffentlichung gezeigten Lösung bildet der Raum zwischen jeder Überdruckdüse und der benachbarten Düse zur direkten Beaufschlagung einen Ausgabedurchgang für die feuchte Ausgabeluft aus. Die Ausgabedurchgänge sind in Bezug auf das Trocknen der Bahn wirkungslose Bereiche.
Das Ziel ist, die Wirkung der Trocknung einer durch Luft getragenen Bahn stetig zu verbessern, um zum Beispiel in der Lage zu sein, das Trocknen schneller zu machen, und/oder die Größe des Trockners zu verkleinern. Ein ökonomisches Mittel zum Verbessern der Wirkung der Trocknung einer durch Luft getragenen Bahn ist, die Düsentemperatur zu erhöhen. Jedoch ist es nicht möglich, die Düsentemperatur bei einigen Anwendungen zu erhöhen, oder die gewünschte Wirkung kann mit dieser einzelnen Maßnahme nicht erhalten werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Düsenanordnung und ein Verfahren zu schaffen, die in der Lage sind, die Wirkung der Trocknung einer durch Luft getragenen Bahn zu erhöhen.
Ein Teilziel ist es, eine Düsenanordnung zu schaffen, die in verschiedenen Bauarten der Trocknungsgeräte einer durch Luft getragenen Bahn einfach zu verwirklichen ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine verbesserte Düsenanordnung und ein Verfahren zu schaffen, die im Wesentlichen keinen Zusatzraum für das Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn erfordern.
Gemäß der Erfindung sind diese Aufgaben mit einem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einem Verfahren zum effizienteren Ausführen der Wärmeübertragung gelöst, wie in Anspruch 14 definiert ist.
Die Lösung gemäß der Erfindung verwendet Düsenbaugruppen, die in der gleichen Struktur zumindest eine Überdruckdüse und zumindest eine Düse zur direkten Beaufschlagung kombinieren. Die Baugruppe einer Überdruckdüse und einer Düse zur direkten Beaufschlagung ist vorteilhafterweise in einer herkömmlichen Rahmenstruktur und in einem herkömmlichen Düsengehäuse montiert. Die Düsenbaugruppe weist üblicherweise eine Überdruckdüse und eine Düse zur direkten Beaufschlagung auf, die an beiden Seiten der Überdruckdüse angeordnet ist, das heißt, an ihrer Eintritts- und Austrittsseite. Somit ist kein herkömmlicher Ausgabedurchgang für eine feuchte Luft zwischen der Überdruckdüse und den Düsen zur direkten Beaufschlagung in der Düsenbaugruppe ausgebildet. Verglichen mit herkömmlichen Lösungen kann ein größerer Teil des Bereichs des Trockners auf diese Art und Weise in dem tatsächlichen Trocknungsprozess ausgenutzt werden. Die Ausgabedurchgänge für die feuchte Luft sind zwischen den verschiedenen Düsenbaugruppen angeordnet. Jeder Durchgang gibt eine Trocknungsluft aus, die durch beide Düsen die Überdruckdüse und die Düse zur direkten Beaufschlagung geblasen wird. Die Düsen zur direkten Beaufschlagung sind in Bezug auf die Bahn so angeordnet, dass sie nicht verhindern, dass eine Luft von der Überdruckdüse ausgegeben wird. Die Bahn erleichtert weiter das Ausgeben von Luft von dem Düsenbereich zur direkten Beaufschlagung in der Bewegungsrichtung der Bahn.
In einer weiteren üblichen Lösung gemäß der Erfindung ist eine Düse zur direkten Beaufschlagung an der Eintritts- oder Austrittsseite in der Bewegungsrichtung der Bahn der Überdruckdüse angeordnet und ist direkt an der Überdruckdüse so befestigt, dass eine Baugruppe mit einer Überdruckdüse und einer Düse zur direkten Beaufschlagung ausgebildet ist.
Die Distanz zwischen den Düsenschlitzen der Überdruckdüse und der ersten Düsenöffnungsreihe, die zu der Überdruckdüse am Nächsten ist, beträgt vorteilhafterweise > 30 mm, aber < 100 mm, üblicherweise ungefähr 40 bis 60 mm.
In herkömmlichen Lösungen zum Trocknen einer durch Luft getragenen Bahn gibt es einen relativ großen Ausgabeluftdurchgang zwischen jedem aufeinanderfolgenden Düsenpaar. Dann decken die tatsächlichen Düsen nur weniger als die Hälfte des gesamten Bereichs ab. In diesem Fall gibt es eine schlechte Wärmeübertragung in dem Bereich des Ausgabeluftdurchgangs, da in diesem Bereich keine Luftstrahlen zu der Bahn gerichtet sind. In der Lösung gemäß der Erfindung nutzt das Trocknen auch einen Teil des leeren Raums aus, der zwischen den einzelnen Düsen in konventionellen Trocknern ausgespart ist. Die direkte Beaufschlagung, die in Verbindung mit der Überdruckdüse angeordnet ist, ermöglicht eine höhere Gesamtmenge von zu der Bahn gerichteten Trocknungsluft, das heißt, in diesem Bereich kann der Wärmeübertragungskoeffizient höher sein und die Wärmeübertragung kann effizienter sein. Bei Messungen wurde herausgefunden, dass eine beträchtlich höhere Wärmeübertragung mit der Lösung gemäß der Erfindung erzielt werden kann. Die Wärmeübertragung kann mit der Lösung gemäß der Erfindung auch effizienter gemacht werden, auch wenn die Temperatur der Trocknungsluft sehr niedrig gehalten wird, wie zum Beispiel bei dem Trocknen von „thermischen Schichten".
Jede Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung hat üblicherweise Düsenöffnungen in einem oder zwei Düsenbereichen zur direkten Beaufschlagung, wobei die Düsenöffnungen einen Bereich mit einer Gesamtlänge von 20 bis 250 mm in der Bewegungsrichtung der Bahn, üblicherweise > 50 mm, am üblichsten > 100 mm belegen, oder sie decken 10 bis 60% der Länge der Düsenverteilung ab. Eine Düse zur direkten Beaufschlagung kann natürlich auch nur eine Reihe Düsen oder Düsenöffnungen haben, in diesem Fall ist der Bereich sehr klein.
Die Düsenöffnungen der Düsenteile zur direkten Beaufschlagung haben üblicherweise einen Durchmesser von 2 bis 10 mm, am üblichsten ungefähr 5 mm, und die Düsen sind mit einer Distanz, die 10 bis 50 mm, üblicherweise 20 bis 30 mm beträgt, sowohl in der Richtung quer zu der Bahn als auch in der Bahnbewegungsrichtung voneinander angeordnet. Die Düsenöffnungen sind üblicherweise in Reihen in Richtung quer zu der Bahn angeordnet. Es gibt üblicherweise zwei bis sieben aufeinanderfolgende Reihen von Düsenöffnungen in der Bewegungsrichtung der Bahn. Vorteilhafterweise sind die Düsenöffnungen in verschiedenen Reihen so überlappend, dass die gesamte Abdeckung der Öffnungen so groß wie möglich ist. Die Düsenöffnungen können in der Stützfläche der Düse auch in einer anderen Art und Weise gleichmäßig angeordnet sein. Ein Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn umfasst üblicherweise mehrere aufeinanderfolgende Düsenbaugruppen an beiden Seiten der zu trocknenden Bahn.
In mit Dampf erwärmten Trocknern bildet die Wärmequelle eine obere Grenze für die Temperatur. Auch in diesem Fall kann das Trocknen mit der Lösung gemäß der Erfindung effizienter gemacht werden. Eine wirkungsvolle Düse kann die Trocknungswirkung auch in mit Gas erwärmten Trocknern erhöhen.
Andererseits kann die Lösung gemäß der Erfindung auch in kleinen Räumen verwendet werden, insbesondere in kleinen (engen) Räumen, um die Trocknungswirkung zu maximieren.
Der Spalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Baugruppen gemäß der Erfindung bildet einen Ausgabedurchgang für eine feuchte Ausgabeluft aus. Die Düsenbaugruppen sind an verschiedenen Seiten der zu trocknenden Bahn verteilt, vorteilhafterweise in einer derartigen Weise, dass es immer einen Teil einer Düsenbaugruppe, bevorzugterweise einen Überdruckdüsenteil, an der anderen Seite der Bahn gibt, die zu einem Ausgabedurchgang entgegengesetzt ist. Es ist beabsichtigt, eine Situation zu verhindern, in der zwei Ausgabedurchgänge entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Das Ziel ist es, dass die Bahn an allen Punkten durch Trocknungsluftstrahlen zumindest von einer Seite der Bahn geführt wird. Ein Ziel ist es auch, normalerweise die Überdruckdüsen in dem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn so anzuordnen, dass sie verursachen, dass sich die Bahn wie eine Sinuswelle fortbewegt.
In einer vorteilhaften Düsenanordnungslösung gemäß der Erfindung hat die Düsenfläche der Düse zur direkten Beaufschlagung, das heißt, die Stützfläche der Düse, eine längere senkrechte Distanz von der Bahnlinie als die Überdruckdüse. Die Bahnlinie bedeutet üblicherweise eine gerade Linie, die zwischen den Trocknungsgehäusen an entgegengesetzten Seiten der Bahn mittig angeordnet ist. Die Bahn selbst bewegt sich entlang der Bahnlinie, aber jedoch oft wie eine Sinuswelle. Die Distanz der Düsenfläche einer Düse zur direkten Beaufschlagung von der Bahnlinie beträgt vorteilhafterweise 5 bis 40 mm, üblicherweise 10 bis 15 mm, und ist länger als die Distanz der Stützfläche einer Überdruckdüse von der Bahnlinie. Die senkrechte Distanz der Düsenfläche einer Düse zur direkten Beaufschlagung von der Bahnlinie beträgt üblicherweise ungefähr 20 bis 30 mm. Dies stellt einen Raum zum Ausgeben von Gas an der Eintritts- und Austrittsseite der Düse zwischen der Düse zur direkten Beaufschlagung und der Bahn für eine Luft sicher, die von den Düsenschlitzen an der Eintritts- und Austrittsseite der Überdruckdüse geblasen wird.
Wenn die Düsenfläche der Düse zur direkten Beaufschlagung mit einer größeren Distanz von der Bahnlinie als die Düsenfläche oder die Stützfläche der Überdruckdüse angeordnet ist, ist es gewährleistet, dass die Luftstrahlen von dem Düsenteil zur direkten Beaufschlagung dem Betrieb der Überdruckdüse nicht störend beeinflussen. Bevorzugterweise muss die Struktur der Düse zur direkten Beaufschlagung und ihrer Luftstrahlen so dimensioniert sein, dass die Luftstrahlen geeignet von der Überdruckdüse zu dem Ausgabedurchgang der Rückluft, das heißt der Ausgabeluft, hin abgewiesen werden, und dass sie nicht dazu neigen, ein Hindernis für die Luft auszubilden, die an der Überdruckdüse austritt.
Der Ausgabedurchgang zwischen zwei benachbarten Düsenbaugruppen ist vorteilhafterweise so dimensioniert, dass er bezüglich der Bewegungsrichtung der Bahn

– die Ausgabeluft von der Austrittsseite der Überdruckdüse an der bahnaufwärtigen Seite des Ausgabedurchgangs, und die Ausgabeluft von der Düse zur direkten Beaufschlagung, die an der Austrittsseite dieser Überdruckdüse angeordnet ist, und
– die Ausgabeluft von der Eintrittsseite der Überdruckdüse an der bahnabwärtigen Seite des Ausgabedurchtritts, und die Ausgabeluft von der Düse zur direkten Beaufschlagung, die an der Eintrittsseite dieser Überdruckdüse angeordnet ist,

Der Bereich des Ausgabedurchgangs in der Bahnrichtung beträgt vorteilhafterweise weniger als 40% des entsprechenden Gesamtbereichs des Trocknungsgeräts einer durch Luft getragenen Bahn, das heißt, des entsprechenden Bereichs, der durch die Düsen und den Ausgabedurchgang abgedeckt ist.
Der Gesamtbereich (A₁) der Öffnungen der Düse zur direkten Beaufschlagung oder der Düsen in jeder Düse zur direkten Beaufschlagung und der Überdruckdüsenbaugruppe beträgt üblicherweise

– ungefähr 40 bis 100% des Gesamtbereichs (A₂) der Düsenschlitze der Überdruckdüse, wenn es eine Düse zur direkten Beaufschlagung nur an einer Seite gibt, und
– ungefähr 40 bis 150% des Gesamtbereichs (A₂) der Düsenschlitze der Überdruckdüse, wenn es eine Düse zur direkten Beaufschlagung an beiden Seiten der Überdruckdüse gibt.

Die Breite der Düsenschlitze der Überdruckdüsen beträgt üblicherweise ungefähr 1,5 mm. Der offene Bereich der Schlitze der Überdruckdüsen beträgt 1 bis 2%, üblicherweise 0,8 bis 1,5%, am üblichsten ungefähr 1,2% des Gesamtbereichs des Trocknungsgeräts einer durch Luft getragenen Bahn. Der offene Bereich der Öffnungen der Düsen zur direkten Beaufschlagung beträgt entsprechend ungefähr 0,5 bis 1,5% des Gesamtbereichs des Trocknungsgeräts einer durch Luft getragenen Bahn. Manchmal können kleinere oder größere Öffnungsbereiche in Frage kommen.
In einigen Fällen, insbesondere wenn die Breite der Düse zur direkten Beaufschlagung in der Bahnbewegungsrichtung relativ groß ist, kann die Düsenfläche der Düse zur direkten Beaufschlagung, die an der Austrittsseite der Überdruckdüse angeordnet ist, so gekrümmt sein, dass sich ihre Distanz von der Bahn in der Bewegungsrichtung der Bahn erhöht.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung kann die Wärmeübertragung in dem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn durch direktes Blasen von Trocknungsluft hauptsächlich senkrecht gegen die Bahn an der Austritts- und/oder Eintrittsseite der Überdruckdüse mit Hilfe einer die Düsenfläche mit einer größeren Distanz von der Bahn als die Düsenfläche der Überdruckdüse aufweisenden Düse zur direkten Beaufschlagung wirksam erhöht werden. Somit stellt die Lösung gemäß der Erfindung sicher, dass die Trocknungsluft, die von den Düsenschlitzen an der Austrittsseite und/oder der Eintrittsseite der Überdruckdüse geblasen wird, und die Trocknungsluft, die von der Düse zur direkten Beaufschlagung geblasen wird, eine feuchte Ausgabeluft ausbilden, die von dem Bahnbereich über einen Ausgabedurchgang, der an der Austrittsseite und/oder Eintrittsseite der Düse zur direkten Beaufschlagung ausgebildet ist, weggeführt werden kann, ohne den Betrieb der Überdruckdüse störend zu beeinflussen.
Die Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, in den Zeichnungen ist:
1 zeigt ein von einer Seite angesehenes Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn, das mit einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen ist;
2 zeigt schematisch einen senkrechten Querschnitt in der Bahnbewegungsrichtung von einer der Düsenbaugruppen, die in 1 gezeigt sind;
3 zeigt einen Querschnitt gemäß der 2 von einer weiteren Düsenbaugruppe;
4 zeigt einen Querschnitt gemäß der 2 einer dritten Düsenbaugruppe;
5 zeigt schematisch einen von einer Seite angesehenen und teilweise in der Bahnbewegungsrichtung geschnittenen Teil eines Trocknungsgeräts einer durch Luft getragenen Bahn, das mit einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen ist;
6 zeigt schematisch eine Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung in einem Querschnitt entlang der Bahnbewegungsrichtung und in einer Draufsicht;
7 zeigt gemäß der 6 eine weitere Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung;
8 zeigt gemäß der 6 eine dritte Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung; und
9 zeigt gemäß der 6 eine vierte Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn, das mit einer vorteilhaften Düsenanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen ist. In dem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn sind Düsenbaugruppen 12 sowohl oberhalb als auch unterhalb der Bahn 10 angeordnet, wobei jede Düsenbaugruppe durch eine Überdruckdüse 14 und Düsen 16, 16' zur direkten Beaufschlagung ausgebildet ist, die symmetrisch an beiden Seiten der Überdruckdüse angeordnet sind. Ein Ausgabedurchgang 18, 18' für die Ausgabeluft ist in den Spalten zwischen benachbarten Düsenbaugruppen angeordnet.
In dem Fall von 1 hat jede Überdruckdüse 14 zwei Düsenschlitze 20, 22. Ein erster oder eintrittsseitiger Düsenschlitz 20 ist an der Eintrittsseite 24 der Überdruckdüse 14, und ein austrittsseitiger Düsenschlitz 22 ist an der Austrittsseite 26 der Düse. Eine eintrittsseitige Düse 16 zur direkten Beaufschlagung ist an der Eintrittsseite der Überdruckdüse 14 verbunden, wobei die Düse zur direkten Beaufschlagung Düsenöffnungen 17 hat, und eine austrittsseitige Düse 16' zur direkten Beaufschlagung ist an der Austrittsseite verbunden, wobei diese Düse zur direkten Beaufschlagung Düsenöffnungen 17' hat. Das Ausgeben von Luft von den Düsenschlitzen 20, 22 und den Düsenöffnungen 17, 17' ist in Verbindung mit 5 ausführlicher beschrieben.
In jeder Düsenbaugruppe 12 wird die Luft, die von Düsenschlitzen 22 an der Eintrittsseite der Überdruckdüse und von den Düsenöffnungen 17 der Düse zur direkten Beaufschlagung an der Eintrittsseite dieser Überdruckdüse strömt, hauptsächlich durch den Ausgabedurchgang 18 an der Eintrittsseite der Düsenbaugruppe ausgegeben. Dementsprechend wird in jeder Düsenbaugruppe 12 die Luft, die von den Düsenschlitzen 22 an der Austrittsseite der Überdruckdüse und von den Düsenöffnungen 17' der Düse zur direkten Beaufschlagung an der Austrittsseite dieser Düse zur direkten Beaufschlagung strömt, hauptsächlich durch den Ausgabedurchgang (18') an der Austrittsseite der Düsenbaugruppe ausgegeben.
Mit den Düsen zur direkten Beaufschlagung in dieser vorteilhaften Lösung der Erfindung kann die Wärmeübertragung an beiden Seiten der Überdruckdüse gesteigert werden. Zusätzlich hat sich die Anordnung (Geometrie) der Düsenbaugruppen gemäß 1 als sehr vorteilhaft bezüglich der Laufeigenschaft zum Trocknen einer durch Luft getragenen Bahn bewährt. Verschiedene Faktoren bewirken die gute Laufeigenschaft. Zunächst ist in dieser Anordnung die Bahn durch die Strahlen an allen Punkten zumindest an einer Seite der Bahn gestützt. Eine Bahn, die teilweise ohne jegliche Stützung bewegt wird, flattert leichter als dass sie ihren richtigen Bewegungsweg findet, das verursacht bezüglich der Laufeigenschaft Probleme. Zweitens gibt es in der Lösung gemäß der 1 eine Überdruckdüse an der entgegengesetzten Seite der Bahn an jedem Ausstoßdurchgang für eine feuchte Luft, das heißt, an dem Punkt, an dem eine Absaugung an der Bahn durchgeführt wird. Diese kombinierte Wirkung einer Absaugung und Einblasung, die an der Bahn durchgeführt wird, und die die Bahn abwechselnd oberhalb und unterhalb führt, verursacht eine stetige sinuswellenförmige Bewegung der Bahn. Drittens sind Düsen zur direkten Beaufschlagung an beiden Seiten der Überdruckdüse angeordnet, wobei in dem Fall die ebenen Flächen der Düsen zur direkten Beaufschlagung ihrerseits die Bewegung der Bahn stabilisieren.
2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Düsenbaugruppe 12 gemäß 1, in dem ein Düsenteil 16, 16' zur direkten Beaufschlagung an beiden Seiten des Überdruckdüsenteils 14 angeordnet ist. Wie man aus 2 sehen kann, ist die Düsenbaugruppe eine integrierte Struktur. Die Düsenbaugruppe hat ein herkömmliches Düsengehäuse 11.
Trennwände 13, die die Eintrittsluftseite von der Überdruckdüse 14 trennen, sind in dem Düsengehäuse 11 angeordnet. Der Teil 13' der Trennwand 13, die gegen die Bahn gerichtet ist, bildet die Stützfläche der Überdruckdüse aus, die in dem Fall von 2 als eine Coanda-Fläche ausgeformt ist. Einlasskanäle 14a, 14b sind zwischen der Trennwand 13 und beiden Seitenwänden des Düsengehäuses ausgebildet. Die Trennwand hat Öffnungen 13'' an den Einlasskanälen, und Luft strömt von diesen Öffnungen in die Überdruckdüsen.
Die Einlasskanäle 16a und 16b des Düsenteils zur direkten Beaufschlagung sind an beiden Seiten des Düsengehäuses 11 verbunden. An diesen Einlasskanälen 16a, 16b des Düsengehäuses 11 sind ihre Seitenwandöffnungen 15, von denen eine Eintrittsluft in die Düsen zur direkten Beaufschlagung strömt. Die Düse zur direkten Beaufschlagung gemäß 2 hat eine ebene Düsenfläche mit Düsenöffnungen 17 in zwei benachbarten Reihen.
Die Düsenbaugruppe gemäß 2 kann als eine einzige trägerartige Struktur hergestellt sein, die für einen Einbau vollständig fertig ist, und die den Einbau verglichen mit herkömmlichen Lösungen leichter macht, in denen jede Düse als ein einzelner Teil zum Einbau gebracht wird. Weiter kann in der Figur eindeutig gesehen werden, dass die Düsenbaugruppe eine einfache Struktur hat, und dass ihre Herstellung und ihr Einbau im Wesentlichen weniger Material und Befestigungselemente als die Herstellung und der Einbau von drei einzelnen Düsen erfordert.
In einer ähnlichen Weise wie in 2 zeigt die 3 eine Düsenbaugruppe, in der eine Düse 16' zur direkten Beaufschlagung nur an einer Seite der Überdruckdüse 14 üblicherweise an der Austrittsseite verbunden ist. Die Überdruckdüsenstruktur ist die gleiche wie in 2. Die Düsenstruktur zur direkten Beaufschlagung ist nahezu die gleiche wie in 2. Jedoch ist in der Lösung von 3 der Düsenteil 16' zur direkten Beaufschlagung größer als der entsprechende Düsenteil 16' in der Lösung von 2. Weiter hat der Düsenteil 16' in 3 drei Reihen von Düsenöffnungen 17 anstelle von zwei, um einen größeren offenen Bereich zu erhalten.
4 zeigt in ähnlicher Weise wie 2 eine dritte Düsenbaugruppe 12. In 4 hat das Düsengehäuse 11 hauptsächlich eine Breite, die gleich zu der von der Düsenbaugruppe 12 ist. In dem Teil des Düsengehäuses, das zu der Bahn hin angeordnet ist, bildet die Trennwand 13, die mit Öffnungen vorgesehen ist, zwei Sauggehäuse aus, ein Gehäuse 16a für die Düsenöffnungen an der Eintrittsseite und ein weiteres Gehäuse 16b für die Düsenöffnungen an der Austrittsseite. Von dem Luftgehäuse 16a an der Eintrittsseite strömt die Luft sowohl zu den Düsenöffnungen der Düse zur direkten Beaufschlagung an der Eintrittsseite als auch zu dem Düsenschlitz der Überdruckdüse an der Eintrittsseite. Dementsprechend strömt die Luft von dem Luftgehäuse 16b an der Austrittsseite zu den Düsenöffnungen der Überdruckdüse an der Austrittsseite und zu dem Düsenschlitz der Überdruckdüse an der Austrittsseite. Ähnlich der Lösung von 2 und 3 bilden die Trennwand die Coanda-Fläche der Überdruckdüse aus.
5, die für zutreffende Teile die gleichen Bezugszeichen wie 1 verwendet, zeigt ausführlicher die Wege der Luftströme zwischen der Düsenbaugruppe und der Bahn. In dem Fall von 5 sind die Luftströme als ein Beispiel zwischen der Bahn und einer Düsenbaugruppe dargestellt, die ähnlich der von 3 ist.
In einem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn, das eine Düsenbaugruppe gemäß 2 verwendet, bewegen sich die Luftströme zwischen der Austrittsseite der Düsenbaugruppe und der Bahn hauptsächlich auf die gleiche Art und Weise wie in 5. Die Luftströme zwischen der Düsenbaugruppe gemäß 2 an der Eintrittsseite und der Bahn sind hauptsächlich Spiegelbilder der Luftströme an der Austrittsseite.
In dem Fall von 5 sind Düsenbaugruppen 12 gemäß der Erfindung entgegengesetzt zueinander an beiden Seiten der Bahn so angeordnet, dass eine Eintrittsseite einer Düsenbaugruppe und eine Austrittsseite einer Düsenbaugruppe entgegengesetzt zueinander an den entgegengesetzten Seiten der Bahn angeordnet sind. In diesem Fall ist der Ausgabedurchgang 18 für eine feuchte Luft und die Mitte einer Düsenbaugruppe entgegengesetzt zueinander an den entgegengesetzten Seiten der Bahn angeordnet.
In 5 gibt es an der Eintrittsseite 24 der Überdruckdüse 14 einen ersten Schlitz oder einen Eintrittsdüsenschlitz 20, und an der Austrittsseite 26 gibt es einen Austrittsdüsenschlitz 22. Von dem Eintrittsdüsenschlitz wird Luft in die Bewegungsrichtung der Bahn mit einem kleinen Winkel α bezüglich der Bahn ausgegeben. Von dem austrittsseitigen Düsenschlitz wird Luft gegen die Bewegungsrichtung der Bahn mit einem kleinen Winkel β bezüglich der Bahn ausgegeben. Die Luftströme, die von der Überdruckdüse ausgegeben werden, steigen oberhalb der Düsenstützfläche nach oben zu der Bahn hin auf und drehen sich dann in einer Richtung, die hauptsächlich entgegengesetzt zu deren Ausgaberichtung ist, wie durch die dünnen Pfeile gezeigt ist. Der Hauptteil der Trocknungsluft, die von der Düsenöffnung 22 an der Austrittsseite 26 ausgegeben wird, wird als feuchte Ausgabeluft oder Rückluft zu der Austrittsseite der Düse 14 ausgegeben und strömt weiter über die Düse zur direkten Beaufschlagung durch den Ausgabedurchgang 18 an der Austrittsseite. Der Hauptteil der Trocknungsluft, die von der Düsenöffnung 20 an der Eintrittsseite 24 ausgegeben wird, wird als feuchte Ausgabeluft oder Rückluft durch den Ausgabedurchgang 18 ausgegeben, der an der Eintrittsseite der Düse ausgebildet ist. Es kann einen Düsenteil zur direkten Beaufschlagung zwischen der Überdruckdüse 14 und dem Ausgabedurchgang 18 geben.
Von der Düse 16 zur direkten Beaufschlagung, die mit der Austrittsseite 26 der Überdruckdüse verbunden ist, strömt eine Trocknungsluft durch die Düsenöffnungen 17 hauptsächlich senkrecht gegen die Bahn. Die Luft dreht sich in der Bahnrichtung und wird gemeinsam mit der Luft, die von der Überdruckdüse kommt, als feuchte Ausgabeluft durch den Ausgabedurchgang 18 ausgegeben, der an der Austrittsseite 28 der Düsenbaugruppe 12 angeordnet ist, wie durch die dünnen Pfeile gezeigt ist.
Die Düsenfläche 30 der Düse 16 zur direkten Beaufschlagung ist so angeordnet, dass ihre Distanz a₁ von einer Bahn größer als die Distanz a₂ der Stützfläche 32 der Überdruckdüse 14 von der Bahn ist. a₁–a₂ beträgt 5 bis 40 mm, üblicherweise 5 bis 15 mm, vorteilhafterweise ungefähr 10 mm. Eine Stützfläche meint den Teil einer Düse, der der Bahn zugewandt ist, und der auf den Bereich zwischen den Düsenschlitzen beschränkt ist. Üblicherweise ist die Stützfläche parallel zu der Richtung der Bahnlinie. Die Fläche der Düse kann eine Vertiefung unterhalb der Stützfläche umfassen. Die größere Distanz zwischen der Düsenfläche oder Stützfläche der Düse zur direkten Beaufschlagung und der Bahn ermöglicht, dass die Trocknungsluft von der Austrittsseite der Überdruckdüse in die Bahnbewegungsrichtung ausgegeben wird. Die Düsenfläche (30) und die Stützfläche (32) können auch mit der gleichen Distanz von der Bahn angeordnet sein, wenn es erwünscht ist.
6 zeigt eine Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung, sowohl in einem Querschnitt als auch in einer Draufsicht. Diese Figur verwendet die gleichen Bezugszeichen wie 1, wenn diese zutreffen sind. Die Distanz zwischen der Düsenfläche 30 der Düse 16 zur direkten Beaufschlagung und der Bahn beträgt a₁, und die Distanz zwischen der Stützfläche 32 der Überdruckdüse 14 und der Bahn beträgt a₂. Die Differenz zwischen diesen Distanzen a₁–a₂ beträgt ungefähr 5 bis 15 mm, vorteilhafterweise ungefähr 10 mm.
Die Düsenöffnungen 17 der Düse 16 zur direkten Beaufschlagung in 6 sind in drei Düsenöffnungsreihen angeordnet. 7 zeigt eine weitere Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung, die sich von der vorherigen Baugruppe darin unterscheidet, dass die Düse 16 zur direkten Beaufschlagung fünf Düsenreihen hat. 8 zeigt eine dritte Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung, die sich von den vorherigen Baugruppen darin unterscheidet, dass die Düse 16 zur direkten Beaufschlagung sieben Düsenreihen hat. Die Distanz zwischen den Düsenreihen beträgt ungefähr 20 bis 30 mm. Die Distanz zwischen den Düsenöffnungen in der Richtung quer zu der Bahn beträgt ungefähr 20 bis 30 mm.
In der Düse 16 zur direkten Beaufschlagung von 8 ist eine mögliche Modifikation 30' der Düsenfläche 30 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Düsenfläche 30' ist so geneigt angeordnet, dass sich ihre Distanz von der Bahn in der Bahnbewegungsrichtung erhöht.
9 zeigt eine Düsenbaugruppe, die ähnlich zu denen von 6 bis 8 ist, aber sich von den vorherigen Baugruppen darin unterscheidet, dass eine Düse 16, 16' zur direkten Beaufschlagung an beiden Seiten der Überdruckdüse verbunden ist, wobei in diesem Fall jede Düse zur direkten Beaufschlagung zwei Düsenöffnungsreihen hat. Jedoch können die Düsenöffnungen in nur einer Reihe oder in mehr als zwei Reihen angeordnet sein. Durch Verwenden einer Düsenbaugruppe dieser Bauart ist es möglich, den Wärmeübertragungskoeffizienten sowohl an der Eintrittsseite als auch an der Austrittsseite der Überdruckdüse zu erhöhen.
Die Lösung sieht eine effizientere Wärmeübertragung mit dem gleich Volumen von Trocknungsluft pro Quadratmeter vor, das als ein wichtiger Vorteil der Erfindung betrachtet wird. Andererseits können verglichen mit einer herkömmlichen Trocknung mittels Überdruckdüsen im Wesentlichen höhere Wärmeübertragungswirkungen mit der gleichen Blasgeschwindigkeit erreicht werden, aber es wird ein größeres Luftvolumen pro Quadratmeter verwendet, das als ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung betrachtet wird.
Versuche haben gezeigt, dass eine Düsenbaugruppe gemäß der Erfindung den Wärmeübertragungskoeffizienten in dem Bereich zwischen der Düse zur direkten Beaufschlagung und der Bahn um ungefähr 100 W/m²/°C verglichen mit einer Situation erhöht werden kann, bei der Überdruckdüsen verwendet werden, die hintereinander in einer herkömmlichen Art und Weise angeordnet sind, wodurch eine Ausgabeöffnung mit einer schlechten Wärmeübertragung zwischen den Düsen ausgespart ist. Es wurde in den Versuchen herausgefunden, dass die Düsen zur direkten Beaufschlagung keine nachträglichen Wirkungen auf die Wärmeübertragung an der Überdruckdüse haben.
Eine Baugruppe von Überdruckdüsen und Düsen zur direkten Beaufschlagung in dergleichen Rahmenstruktur in der Art und Weise gemäß der Erfindung sieht weiter wesentliche Vorteile beim Sparen von Material, sowie Vorteile bezüglich der Produktionstechniken, Installationstechniken und dem Arbeitsaufwand vor.
Mit einer geeigneten Düsenanordnung ist es weiter möglich, einen stetigen Bahnverlauf und eine gute Laufeigenschaft durch Anordnen zum Beispiel einer Überdruckdüse entgegengesetzt zu dem Ausgabedurchgang für eine feuchte Luft und durch Kombinieren einer geeigneten Düse zur direkten Beaufschlagung an der Eintrittseite und der Austrittseite der Überdruckdüse zu erreichen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern die Erfindung ist so auszuführen, dass die Erfindung weitreichend innerhalb der erfinderischen Idee anzuwenden ist, die durch die nachstehend gezeigten Ansprüche definiert ist.

Claims

Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn zum Trocknen einer sich bewegenden beschichteten Faserstoffbahn (10), wie zum Beispiel einer Papier- oder Kartonbahn, wobei das Gerät eine Düsenanordnung mit folgenden Bauteilen aufweist: eine Überdruckdüse (14), die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt und an beiden Seiten der Düse (14), zum Beispiel in der Bahnbewegungsrichtung gesehen, an der Eintritts- und der Austrittsseite (24, 26) der Düse (14), eine Düsenöffnungsanordnung (20, 22) hat, die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt und einen Düsenschlitz oder eine Reihe von aufeinanderfolgenden Düsenöffnungen aufweist, die sich quer zu der Bahn (10) erstrecken, und wobei die Düsenöffnungsanordnungen (20, 22) angeordnet sind, um Trocknungsluftstrahlen schräg gegeneinander zu blasen, oder wobei die Düsenöffnungsanordnungen (20, 22) angeordnet sind, um Trocknungsluftstrahlen, die geführt sind, gegeneinander mit Hilfe von gekrümmten Coanda-Flächen zu blasen, und zumindest eine Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung, die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt, wobei in der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung eine Vielzahl von Düsenschlitzen oder Düsenöffnungen (17, 17') zum Blasen von Trocknungsluft hauptsächlich senkrecht gegen die Bahn (10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittsseite (26) oder an ihrer Eintrittsseite (24) kombiniert ist, um eine Düsenbaugruppe (12) auszubilden, so dass kein Ausgabedurchgang zum Ausgeben von feuchter Luft zwischen der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung und der Überdruckdüse (14) ausgebildet ist; das Gerät an jeder Seite der Bahn (10) zwei oder mehr der Düsenbaugruppen (12) aufweist, die voneinander in der Bahnbewegungsrichtung beabstandet sind, wobei der Spalt zwischen den zwei benachbarten Düsenbaugruppen (12) an jeder Seite der Bahn (10) einen Ausgabedurchgang (18) zum Ausgeben von feuchter Luft ausbildet; und die Düsenbaugruppen (12) an entgegengesetzten Seiten der Bahn (10) angeordnet sind, so dass es gegenüber jedem Ausgabedurchgang (18) zwischen zwei benachbarten Düsenbaugruppen (12) an einer Seite der Bahn (10) an der anderen Seite der Bahn (10) eine Düsenbaugruppe(12) gibt.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung eine Düse (16') zur direkten Beaufschlagung, die mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Eintrittsseite (24) kombiniert ist, und eine Düse (16) zur direkten Beaufschlagung hat, die mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittsseite (26) kombiniert ist.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (17, 17') in der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung in zwei bis sieben Reihen (r₁, r_n) angeordnet sind, die Reihen in der Bahnbewegungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Reihe sich in einer Richtung senkrecht zu der Bahnbewegungsrichtung erstreckt, und dass die Düsenöffnungen von einer Reihe in einer Richtung senkrecht zu der Bahnbewegungsrichtung bezüglich der Düsenöffnungen einer benachbarten Reihe versetzt sind.
Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (16) zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittsseite (26) kombiniert ist, und die Distanz (l₁) zwischen dem Düsenschlitz (22) der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittseite (26) und, in der Bahnbewegungsrichtung gesehen, der ersten Reihe (r₁) der Düsenöffnungen der Düse (16) zur direkten Beaufschlagung > 30 mm, aber < 100 mm, üblicherweise ungefähr 40 bis 60 mm beträgt.
Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz (L) zwischen der ersten Reihe (r₁) und der letzten Reihe (r_n) der Düsenöffnungen der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung, in der Bahnbewegungsrichtung gesehen, 20 bis 250 mm, üblicherweise über 50 mm, am üblichsten > 100 mm beträgt.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Düsenöffnungen (17) der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung ungefähr 2 bis 10 mm, üblicherweise 5 mm beträgt, und dass die Breite der beiden Düsenschlitze der Überdruckdüse (14) ungefähr 1,5 mm beträgt.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Düsenöffnungsbereich der Düse zur direkten Beaufschlagung oder der Düsen (16, 16') in jeder Düsenbaugruppe (12) üblicherweise: – ungefähr 40 bis 100% des gesamten Düsenschlitzbereichs der Überdruckdüse (14) beträgt, wenn eine Düse (16) zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) nur an einer Seite davon kombiniert ist, und – ungefähr 40 bis 150% des gesamten Düsenschlitzbereichs der Überdruckdüse (14) beträgt, wenn eine Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) an ihren beiden Seiten kombiniert ist.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung und die Überdruckdüse (14) in einer herkömmlichen Rahmenstruktur integriert sind, um ein integriertes Düsengehäuse auszubilden.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (17) der Düse (16) zur direkten Beaufschlagung in einer Fläche (30') der Düse (16) zur direkten Beaufschlagung, die derartig geneigt ist, dass ihre Distanz von der Bahn (10) in der Bahnbewegungsrichtung zunimmt, ausgebildet sind.
Verfahren zum effizienteren Ausführen der Wärmeübertragung in einem Trocknungsgerät einer durch Luft getragenen Bahn zum Trocknen einer sich bewegenden beschichteten Faserstoffbahn (10), wie zum Beispiel einer Papier- oder Kartonbahn, wobei das Gerät eine Düsenanordnung mit folgenden Bauteilen aufweist: eine Überdruckdüse (14), die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt und an beiden Seiten der Düse (14), zum Beispiel in die Bahnbewegungsrichtung gesehen, an der Eintritts- und der Austrittsseite (24, 26) der Düse (14), eine Düsenöffnungsanordnung (20, 22) hat, die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt und einen Düsenschlitz oder eine Reihe von aufeinanderfolgenden Düsenöffnungen aufweist, die sich quer zu der Bahn (10) erstrecken, und wobei die Düsenöffnungsanordnungen (20, 22) angeordnet sind, um Trocknungsluftstrahlen schräg gegeneinander zu blasen, oder wobei die Düsenöffnungsanordnungen (20, 22) angeordnet sind, um Trocknungsluftstrahlen, die geführt sind, gegeneinander mit Hilfe von gekrümmten Coanda-Flächen zu blasen, und zumindest eine Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung, die sich quer zu der Bahn (10) erstreckt, wobei in der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung eine Vielzahl von Düsenschlitzen oder Düsenöffnungen (17, 17') zum Blasen von Trocknungsluft hauptsächlich senkrecht gegen die Bahn (10) ausgebildet sind, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Kombinieren der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittsseite (26) oder an ihrer Eintrittseite (24), um eine Düsenbaugruppe (12) auszubilden, so dass kein Ausgabedurchgang zum Ausgeben von feuchter Luft zwischen der Düse (16, 16') zur direkten Beaufschlagung und der Überdruckdüse (14) ausgebildet ist; Anordnen an jeder Seite der Bahn (10) von zwei oder mehr der Düsenbaugruppen (12), die voneinander in der Bahnbewegungsrichtung beabstandet sind, wobei der Spalt zwischen zwei benachbarten Düsenbaugruppen (12) an jeder Seite der Bahn (10) einen Ausgabedurchgang (18) zum Ausgeben von feuchter Luft ausbildet; und Anordnen der Düsenbaugruppen (12) an entgegengesetzten Seiten der Bahn (10), so dass es gegenüber jedem Ausgabedurchgang (18) zwischen zwei benachbarten Düsenbaugruppen (12) an einer Seite der Bahn (10) an der anderen Seite der Bahn (10) eine Düsenbaugruppe (12) gibt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (16) zur direkten Beaufschlagung mit der Überdruckdüse (14) an ihrer Austrittsseite (26) kombiniert ist, und dass die Luft, die von dem Düsenschlitz (22) an der Austrittsseite (26) der Überdruckdüse (14) und von den Öffnungen (17) der Düse (16) zur direkten Beaufschlagung strömt, hauptsächlich durch einen Ausgabedurchgang (18) ausgegeben wird, der an der Austrittsseite (28) der Düse (16) zur direkten Beaufschlagung, in der Bahnbewegungsrichtung gesehen, ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft, die von dem Düsenschlitz (20) an der Eintrittsseite (24) der Überdruckdüse (14) strömt, hauptsächlich durch einen Ausgabedurchgang (18) ausgegeben wird, der an der Eintrittsseite (24) der Überdruckdüse (14) ausgebildet ist.