-
1. Anwendungsgebiet
der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Verwaltung bzw.
Handhabung von Luftströmen
während
der Herstellung von nicht-gewebten Vliesstoffen und Laminaten.
-
2. Stand der
Technik
-
Dem
Stand der Technik gemäss
werden Schmelzblas- (meltblowing) und Spinnverbund- (spunbond) Verfahren
zur Herstellung nicht-gewebter Vliesstoffe und Laminate verwendet.
-
Beim
Schmelzblas- (meltblowing) Verfahren wird ein geschmolzenes thermoplastisches
Material aus einer Düse
aus gestossen, um eine Reihe von Fäden oder Fasern zu formen.
Konvergierende Flachströme
oder Strahlen heisser Luft treffen auf die Fasern auf, wenn sie
aus der Düsenspitze
ausgestossen werden, um die Fasern zu strecken oder zu ziehen, und
dadurch den Durchmesser der Fasern zu reduzieren. Die Fasern werden
dann in einer Zufallsverteilung auf ein sich bewegendes Sammelband
abgelegt, um ein nicht-gewebtes
Vlies zu formen.
-
Beim
Spinnverbund- (spunbond) Verfahren werden Fasern aus einer Mehrlochspinndüse ausgestossen.
Gegen die ausgestossenen Fasern wird ein Luftstrom gerichtet, um
sie zu separieren und zu orientieren. Die Fasern werden auf einem
sich bewegenden Sammelband gesammelt. In einer stromabwärts gelegenen
Position werden die Fasern konsolidiert, indem die Faserschicht
z. B. durch Verdichtungswalzen geführt wird. Beim Spinnverbund-Verfahren
wird üblicherweise
Abschreckluft eingesetzt, um die ausgestossenen Fasern zu kühlen bevor
sie das Sammelband berühren.
-
Sowohl
beim Schmelzblas- als auch beim Spinnverbund-Verfahren werden grosse
Luftmengen eingesetzt. Darüber
hinaus ist die meiste Luft heiss und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit,
manchmal in der Nähe
der Schallgeschwindigkeit. Ohne ein sorgfältiges Sammeln und Entsorgen
der Prozessluft würde
die heisse Luft sicherlich in der Umgebung der Herstellungsvorrichtung
arbeitendes Personal und andere in der Nähe angeordnete Einrichtungen
stören.
Ferner würde
die heisse Luft die Umgebung, in der das nicht-gewebte Vlies hergestellt
wird, aufheizen. Konsequenterweise muss darauf geachtet werden,
dass diese Prozessluft gesammelt und entsorgt wird.
-
Eine
sachgemässe
Verwaltung bzw. Handhabung der Prozessluft ist ferner notwendig,
um über die
Breite des Vlieses ein homogenes nicht-gewebtes Vlies zu erzeugen.
Die Homogenität
des fertiggestellten nicht-gewebten Vlieses hängt stark von der Luftströmung um
die Fasern ab, wenn sie auf das Sammelband abgelegt werden. Wenn
z. B. die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft quer zur Laufrichtung nicht gleichmässig ist, werden die Fasern
nicht gleichmässig
auf das Sammelband abgelegt, wodurch ein nicht homogenes nicht-gewebtes
Vlies entsteht.
-
Dem
Stand der Technik gemäss
wurden die verschiedenartigsten Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- Systeme
verwendet, um die Prozessluft zu sammeln und zu entsorgen. Ein spezielles
Luft-Verwaltungs bzw. Handhabungssystem verwendet einen Sammelkanal,
der unter einem perforierten Sammelband angeordnet ist, um die Prozessluft
zu sammeln und zu entsorgen. Ein Luftfördergerät, z. B. ein Gebläse oder
eine Vakuumpumpe ist an den Sammelkanal angeschlossen, um die Luft
aktiv in den Sammelkanal zu saugen. Der Sammelkanal besteht aus mehreren
kleineren Luftkanälen,
die Seite an Seite in einem rechtwinkeligen Gitter angeordnet sind.
Das Gitter besitzt eine zentrale Reihe von Luftkanälen, die sich
quer zur Laufrichtung erstrecken und stromaufwärts und stromabwärts angeordnete
Luftkanäle
die jede Seite der zentralen Reihe flankieren. Die zentrale Reihe
der Luftkanäle
ist direkt unter der Extrusionsdüse
angeordnet, ein Bereich, der üblicherweise als
Formzone bezeichnet wird. Jeder Luftkanal besitzt einen Eintritt
und einen Austritt mit einem 90° Knie
dazwischen. Ein Luftfördergerät ist operativ
mit jedem Austritt verbunden, um die Prozessluft in die einzelnen
Einlässe
zu saugen.
-
Wie
oben erwähnt,
sollte die Strömungsgeschwindigkeit
der Prozessluft in der Umgebung des Sammelbandes gleichmässig sein,
insbesondere in der Laufrichtung an der Formzone, um ein homogenes
nicht-gewebtes Vlies zu erzeugen. Eine gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit der Luft
zu erreichen ist jedoch eine Herausforderung. In dem oben beschriebenen
Sammelkanal sind bewegbare Drosselklappen jedem Auslass der Luftkanäle zugeordnet.
Um eine gleichmässige
Luftstromgeschwindigkeit in diesem Sammelkanal zu erzielen, muss
ein Techniker jede Drosselklappe manuell verstellen, bis die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft ausreichend gleichmässig
ist. In einigen Fällen
kann der Techniker nicht erfolgreich sein, gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit
der Luft zu erzielen, wie viel Zeit und Mühe er auch verwendet, um die
Drosselklappen zu justieren. Darüber
hinaus müssen
die Drosselklappen jedes mal neu justiert werden, wenn ein anderes Fasermaterial
oder eine andere Prozessluftmenge verwendet wird. D. h., der Operateur
muss die Drosselklappen tatsächlich
jedes mal, wenn der Prozess gestartet wird oder eine Betriebsbedingung
geändert wird,
neu justieren. Die Neujustierung des Prozesses beansprucht einen
beträchtlichen
Zeitaufwand und kann schliesslich zu einer ungleichmässigen Strömungsgeschwindigkeit
der Luft führen,
unabhängig davon
wie die bewegbaren Drosselklappen justiert sind.
-
3. Aufgabe
der Erfindung
-
Aufgabe
der Erfindung ist daher, ein Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs-System vorzuschlagen,
das die Prozessluft so sammeln und entsorgen kann, dass eine gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit
der Luft am Sammelband gewährleistet
ist, insbesondere im Bereich der Formzone. Das Luft-Verwaltungs- bzw.
Handhabungs-System sollte so ausgelegt sein, dass die Drosselklappen
und andere manuell zu betätigenden
Regelorgane nicht erforderlich sind, selbst über einen breiten Bereich der Prozessluft-Strommengen.
-
4. Lösung der
erfindungsgemässen
Aufgabe
-
Die
Erfindung schlägt
eine Schmelzspinnvorrichtung vor, insbesondere eine Schmelzspinnvorrichtung
und ein Luftverwaltungs-System bzw. Handhabungs- System vor, das die Nachteile der dem Stand
der Technik gemässen
Systeme ausschliesst.
-
Das
erfindungsgemässe
Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs-System sammelt Luft, die von
einer Schmelzspinnvorrichtung abgegeben wird, die so ausgelegt ist,
dass sie Materialfäden
auf ein Sammelband ablegt, das sich in Laufrichtung bewegt. Das Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs-System besitzt einen ersten Luftantrieb bestehend
aus:
einem Aussengehäuse
mit Wänden,
die einen ersten internen Raum definieren, eine der Wände bildet
die Decke des Aussengehäuses
und besitzt eine Einlassöffnung
zur Aufnahme der abgegebenen Luft, eine andere der Wände besitzt
eine Auslassöffnung
und eine weitere der Wände
bildet den Boden des Aussengehäuses,
die Einlassöffnung
ist in Strömungsverbindung
mit dem ersten inneren Raum;
einem inneren Gehäuse, das
innerhalb des ersten inneren Raumes angeordnet ist, und das Wände besitzt,
die einen zweiten inneren Raum definieren, wobei eine der Wände des
inneren Gehäuses
den Boden des inneren Gehäuses
bildet und einen Längsschlitz
besitzt, der sich quer zur Laufrichtung der Schmelzspinnvorrichtung
erstreckt; diese Bodenwand ist in der Nähe des Bodens des Aussengehäuses angeordnet;
der genannte erste Innenraum ist durch den genannten Schlitz in
Strömungsverbindung
mit dem zweiten genannten Innenraum, der zweite Innenraum ist in
Strömungsverbindung
mit der genannten Auslassöffnung.
-
Gemäss einer
allgemeinen Aufgabe der Erfindung erzeugt der Luftantrieb beim Eintritt
der Luft in den Luftantrieb eine gleichmässige Strömungs-Geschwindigkeit, zumindest quer zur
Laufrichtung. Dies wird ohne die typischen einstellbaren Drosselklappen
und Puffer erreicht, die dem Stand der Technik gemäss erforderlich
wären.
Der erste Luftantrieb besitzt ein Aussengehäuse mit Wänden, die einen ersten Innenraum
definieren. Eine der Wände
bilden die Decke des Aussengehäuses;
sie besitzt eine Einlassöffnung
zur Aufnahme der von der Schmelzspinnvorrichtung abgegebenen Luft.
Eine andere Wand besitzt eine Auslassöffnung zur Abführung der
von dem Luftantrieb gesammelten Luft. Die Einlassöffnung ist
in Strömungsverbindung
mit dem ersten Innenraum. In dem ersten Innenraum ist ein Innengehäuse angeordnet;
es besitzt Wände,
die einen zweiten Innenraum definieren. Eine der Wände des
Innengehäuses
bilden den Boden des Innengehäuses,
der einen Längsschlitz
besitzt, der sich quer zur Laufrichtung einer Schmelzspinnvorrichtung
erstreckt. Der erste Innenraum ist durch die Öffnung mit dem zweiten Innenraum
verbunden. Der zweite Innenraum ist in Strömungsverbindung mit der Auslassöffnung.
-
Vorzugsweise
besitzt der Längsschlitz
einen Mittelteil mit einer weiteren Dimension als seine Endteile.
Die Einlassöffnung
ist in der Decke des Aussengehäuses
angeordnet; der Schlitz in dem Innengehäuse ist in der Nähe des Bodens
des Aussengehäuses
angeordnet. Das Aussengehäuse
kann ferner ein Filterelement zur Filterung von Partikeln aus der
von der Schmelzspinnvorrichtung abgegebenen Luft besitzen.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besitzt das Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs-System einen zweiten und einen dritten Luftantrieb,
wobei:
der zweite Luftantrieb direkt unter der Schmelzspinnvorrichtung
in einer Formzone positioniert ist;
der erste Luftantrieb stromaufwärts von
dem zweiten Luftantrieb und der Formzone positioniert ist;
der
dritte Luftantrieb stromabwärts
von dem zweiten Luftantrieb und der Formzone positioniert ist; und
der
zweite und dritte Luftantrieb jeweils enthalten:
- – ein Außengehäuse mit
Wänden,
die einen ersten Innenraum definieren, von denen eine der Wände den
Deckel des Außengehäuses bildet und
eine Einlassöffnung
zum Aufnehmen der Abluft besitzt, eine andere der Wände eine
Auslassöffnung
besitzt und noch eine andere der Wände den Boden des Außengehäuses bildet,
und die Einlassöffnung
in Strömungsverbindung
mit dem ersten Innenraum steht;
- – ein
Innengehäuse,
das in dem ersten Innenraum positioniert ist und Wände hat,
die einen zweiten Innenraum definieren, von denen eine den Boden des
Innengehäuses
bildet und einen länglichen Schlitz
besitzt, der sich quer zur Laufrichtung der Schmelzspinnvorrichtung
erstreckt, wobei die Bodenwand in der Nähe des Bodens des Außengehäuses positioniert
ist, der erste Innenraum mit dem zweiten Innenraum durch den Schlitz
in Strömungsverbindung
steht, der zweite Innenraum in Strömungsverbindung mit der Auslassöffnung steht;
-
Die
Erfindung schlägt
ferner ein Verfahren zum Schmelzspinnen von Fäden aus einer Schmelzspinnvorrichtung
auf einen Kollektor vor, der sich in einer Laufrichtung bewegt und
die von der Schmelzspinnvorrichtung abgegebene Luft verwaltet bzw.
bewirtschaftet, mit den Verfahrensschritten:
- – Extrudieren
der Fäden
aus der Schmelzspinnvorrichtung in Richtung Kollektor;
- – Beblasen
der Fäden
mit heißer
Luft um die Fäden
zu dehnen, bevor die Fäden
den Kollektor berühren;
- – Einsaugen
der Luft in eine sich quer zur Laufrichtung erstreckende Einlassöffnung eines Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs- Systems, das eine feste nicht-veränderbare
interne Geometrie besitzt, wobei sich die Einlassöffnung quer
zur Laufrichtung erstreckt;
- – Lenken
der Luft von der Einlassöffnung
durch das Luft- Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System derart, dass
die Luftströmung über die
Länge der
Einlassöffnung
ein weitgehend gleichmässiges
Strömungsprofil
hat; und
- – Sammeln
der Fäden
in einer ersten Schicht auf dem Kollektor.
-
5. Beschreibung
der Erfindung
-
Zahlreiche
zusätzliche
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden den mit der Technik Vertrauten
leicht offensichtlich, wenn sie die folgende detaillierte Beschreibung
in Verbindung mit den zugeordneten Zeichnungen gelesen haben. Es
zeigt:
-
1 einen
schematischen Aufriss einer Produktionsstrasse mit zwei Stationen
mit dem erfindungsgemässen
Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System;
-
2 eine
perspektivische Ansicht der Produktionsstrasse mit zwei Stationen
gemäss 1 in der
das Sammelband zur Erhöhung
der Klarheit weggelassen worden ist;
-
3 eine
perspektivische Ansicht des Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs-Systems gemäss 1;
-
4 eine
perspektivische Ansicht der Formzone eines teilweise auseinander
gebauten Luftantriebes gemäss 3;
-
5 einen
Querschnitt 5-5 eines Luftantriebes der Formzone gemäss 4;
-
6 einen
Grundriss 6-6 des Bodens des Luftantriebes der Formzone gemäss 4;
-
7 eine
perspektivische Ansicht, eines teilweise auseinander gebauten Überström-Luftantriebes
gemäss 3;
-
8 eine
perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs- Systems; und
-
9 einen
Querschnitt 9-9 des Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs-Systems gemäss 8.
-
1 zeigt
eine Produktionsstrasse 10 mit zwei Stationen. Die Produktionsstrasse 10 ist
sowohl an einer stromaufwärtigen
Station 14 als auch einer stromabwärtigen Station 16 mit
einem erfindungsgemässen
Luft- Verwaltungs-
bzw. Handhabungs- System 12 ausgerüstet. Obwohl das Luft-Verwaltungs- bzw.
Handhabungs- System 12 in Verbindung mit der Produktionsstrasse 10 mit
zwei Stationen dargestellt ist, kann es generell auch in anderen
Produktionsstrassen mit einer Station oder mit mehreren Stationen
eingesetzt werden. Bei einer Produktionsstrasse mit einer Station
kann das nicht-gewebte Vlies mittels eines beliebigen Verfahrens
hergestellt werden, z. B. einem Schmelzblas-Verfahren oder einem
Spinnverbund-Verfahren. In einer Produktionsstrasse mit, mehreren
Stationen können
mehrere nicht-gewebte Vliese hergestellt werden, um ein mehrschichtiges Laminat
zu bilden. Zur Herstellung des Laminates ist jede Kombination von
Schmelzblas- und Spinnverbund-Verfahren einsetzbar. Z. B. kann das
Laminat nur nicht-gewebte Schmelzblas-Vliese oder nur nicht-gewebte
Spinnverbund-Vliese enthalten. Jedoch kann das Laminat jede Kombination
von Schmelzblas-Vliesen und Spinnverbund-Vliesen enthalten.
-
Die
Produktionsstrasse 10 mit zwei Stationen gemäss 1 ist
bei der Herstellung eines zweischichtigen Laminates 18 dargestellt
mit einer unteren Schmelzblasschicht oder Vlies 20 und
einer oberen Spinnverbundschicht oder Vlies 22. Das zweischichtige
Laminat 18 wird stromabwärts konsolidiert, z. B. mittels
Presswalzen. Die stromaufwärtige Station 14 beinhaltet
eine Schmelzspinnvorrichtung 24 mit einer Schmelzblasdüse 26 und
die stromabwärtige
Station 16 beinhaltet eine Schmelzspinnvorrichtung 28 mit
einer Spinnverbunddüse 30.
-
Um
das Schmelzblasvlies 20 zu bilden, extruiert die Schmelzblasdüse 26 eine
Vielzahl von thermoplastischen Fäden
oder Fasern 32 auf einem Kollektor, wie z. B. das Kollektorband 34.
Es ist offensichtlich, dass an Stelle des Kollektors 34 jeder
andere Träger
treten kann, z. B. ein Träger,
der als Komponente bei der Herstellung eines Produktes verwendet
wird. Deckende Schichten oder Strahlen heisser Luft, dargestellt
durch Pfeile 36, aus der Schmelzblasdüse 26 treffen auf
die Fasern 32, wenn sie extrudiert werden, um die Fasern 32 zu
strecken oder zu ziehen. Die Fasern 32 werden dann in einer
Zufallsverteilung auf das sich bewegende Kollektorband 34 von
rechts nach links abgelegt, um das Schmelzblasvlies 20 zu
bilden. Das Kollektorband 32 ist perforiert, so dass die Luft
durch das Kollektorband 34 in das Luft-Verwaltungs- bzw.
Handhabungs-System 12 strömen kann.
-
Um
das Spinnverbundvlies 22 zu bilden, stösst die Spinnverbunddüse 30 in
gleicher Weise zahlreiche thermoplastische Fäden oder Fasern 38 auf
das Schmelzblasvlies 20 aus, das von dem sich bewegenden
Kollektorband 34 transportiert wird. Heisse Luft, die durch
Pfeile 40 gekennzeichnet ist, aus der Spinnverbunddüse 30 trifft
auf die Fasern 38, um die Fasern 38 in Drehung
zu versetzen. Zusätzlich
richten Luftkanäle 42 Abschreckluft
auf die ausgestossenen Fasern 38, um die Fasern 38 abzukühlen, bevor
sie das Schmelzblasvlies 20 erreichen. Wie bei der stromaufwärtigen Station 14 strömt die Luft
bei der stromabwärtigen
Station 16 durch das nicht-gewebte Vlies und das Kollektorband 34 in
das Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 12.
-
Durch
jede Station 14 und 16 strömen während der Herstellung des Schmelzblasvlieses 20 und des
Spinnverbundvlieses 22 mehrere ft3 (0,028
m3) Luft pro Minute pro inch (2,54 cm) der
Düsenlänge. Das
Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 12 der Erfindung
sammelt und entsorgt wirksam die Luft aus den Stationen 14 und 16.
Weit bedeutender und wie nachstehend ausführlich beschrieben wird, sammelt
das Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 12 die Luft
derart, dass die Luft eine weitgehend gleichmässige Geschwindigkeit zumindest
quer zur Laufrichtung hat, wenn die Luft durch das Kollektorband 34 strömt. Indealerweise
werden die Fasern 32 und 38 in einer Zufallsverteilung
auf das Kollektorband abgelegt, um das Schmelzblasvlies 20 und
das Spinnverbundvlies 22 homogen zu formen. Wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit
durch das Kollektorband 34 ungleichmässig ist, wird das resultierende Vlies
sicherlich nicht homogen sein.
-
In 2 ist
die Transportvorrichtung 50 der Produktionsstrasse 10 mit
zwei Stationen gemäss 1 dargestellt.
Obwohl die Produktionsstrasse 10 mit zwei Stationen zwei
Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- Systeme 12 besitzt,
bezieht sich die folgende Beschreibung auf das Luft-Verwaltungs- bzw.
Handhabungs- System 12, das der stromaufwärtigen Station 14 zugeordnet
ist. Nichts destoweniger ist die Beschreibung in gleicher Weise
auf das Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs- System 12 anwendbar, das der stromabwärtigen Station 16 zugeordnet
ist.
-
Gemäss 2 und 3 besitzt
das Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 12 drei
separate Luftantriebe 52, 54 und 56,
die direkt unter dem Kollektorband 34 angeordnet sind.
Die Luftantriebe 52, 54 und 56 besitzen
Einlassöffnungen 58, 60 und 62 und
gegenüberliegend
angeordnete Auslassöffnungen 64, 66 und 68.
Individuelle Auslasskanäle 70, 72 und 74 sind
mit den Auslassöffnungen 64, 66 bzw. 68 verbunden.
Mit speziellem Hinweis auf 3 besitzt
der Auslasskanal 70, der repräsentativ ist für die Auslasskanäle 72 und 74,
mehrere individuelle Komponenten: ein erstes Knie 76, ein
zweites Knie 78, ein gerades Teil 80, ein nach
unten gerichtetes gerades Teil und ein drittes Knie. Mehrere parallele
Führungsflächen erstrecken
sich durch das dritte Knie. Im Betrieb ist ein Gebläse oder ein
anderes geeignetes Luftfördergerät (nicht
dargestellt) mit dem dritten Knie verbunden, um Luft durch das Luft-Verwaltungs-
bzw. Handhabungs- System 12 zu saugen.
-
Gemäss 2 und 3 ist
der Luftantrieb 54 unterhalb der Formzone angeordnet, d.
h., dem Ort, an dem die Fasern das Kollektorband 34 berühren. D.
h., der Luftantrieb 54 sammelt und entsorgt den grössten Teil
der Luft, die während
des Extrusionsverfahrens verwendet wird. Der stromaufwärts angeordnete
Luftantrieb 56 und der stromabwärts angeordnete Luftantrieb 52 sammeln
die Überschussluft,
die der Luftantrieb 54 nicht gesammelt hat.
-
Gemäss 4 bis 6 besitzt
der unterhalb der Formzone angeordnete Luftantrieb 54 ein Aussengehäuse 94 mit
einer Einlassöffnung 60 und einer
gegenüber
liegend angeordneten Auslassöffnung 66.
Die Einlassöffnung 60 besitzt
einen perforierten Deckel 96 mit einer Serie von Öffnungen, durch
die die Luft strömt.
Abhängig
von dem Herstellungsparameter kann der Luftantrieb 54 auch
ganz ohne den perforierten Deckel 96 betrieben werden. Der
Luftantrieb 54 besitzt ferner ein Innengehäuse 98,
das mittels Abstandselementen 100 in dem Aussengehäuse 94 aufgehängt ist,
die mehrere Öffnungen 101 besitzen.
Zwei Filterelemente 102 und 104 sind selektiv
aus dem Luftantrieb 54 herausnehmbar, so dass sie periodisch
gereinigt werden können.
Die Filterelemente 102 und 104 gleiten entlang
stationärer
Schienenelemente 106 und 108. Jedes der Filterelemente 102 und 104 ist
mit einer Reihe von Öffnungen
perforiert, durch die die Luft strömt.
-
Das
Innengehäuse 98 besitzt
eine Bodenplatte 110, mit einer Öffnung wie z. B. einem Schlitz 112 mit
Enden 114 und 116 und einem Mittelteil 118. Gemäss 6 erstreckt
sich der Schlitz 112 weitgehend quer zur Breite des Innengehäuses 98,
d. h. quer zur Laufrichtung. Der Schlitz 112 ist an den
Enden 114 und 116 schmal und erweitert sich im
Mittelteil 118. Der Schlitz 112 könnte aus
einer oder mehreren Öffnungen
verschiedener Formen bestehen, z. B. runden, länglichen, rechteckigen oder
anderen Formen.
-
Die
Form des Schlitzes 112 beeinflusst die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft quer zur Laufrichtung an der Einlassöffnung 60. Wenn der
Schlitz 112 nicht korrekt geformt ist, kann die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft an der Einlassöffnung 60 quer zur
Laufrichtung stark variieren. Die in 6 dargestellte
spezielle Form wurde durch einen iterativen Prozess unter Verwendung
eines Computer Fluid Dynamics Models (CFD) ermittelt, das die Geometrie des
Luftantriebes 54 einschloss. Mehrere Schlitzformen wurden
bei Einlassgeschwindigkeiten im Bereich zwischen 500 bis 2500 ft/min
(152 bis 762 m/min) bewertet. Nachdem das CFD Model eine spezielle
Schlitzform analysiert hatte, wurde das Strömungsgeschwindigkeitsprofil
der Luft quer zur Laufrichtung überprüft. Das
abschliessende Ziel war, eine Form für den Schlitz 112 auszuwählen, die
eine weitgehend gleichmässige
Strömungsgeschwindigkeit der
Luft quer zur Laufrichtung an der Einlassöffnung 60 ergab. Anfangs
wurde ein rechteckiger Schlitz 112 analysiert; es ergaben
sich an der Einlassöffnung 60 quer
zur Laufrichtung Strömungsgeschwindigkeiten, die
bis zu 20% von einander abwichen. Bei dem rechteckigen Schlitz 112 waren
die Strömungsgeschwindigkeiten
der Luft nahe der Enden der Einlassöffnung 60 grösser als
die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft in der Nähe
der Mitte der Einlassöffnung 60.
Als Gegenmassnahme zu dieser ungleichen Strömungsgeschwindigkeit der Luft
wurde die Breite der Enden 114 und 116 relativ
zur Breite des Mittelteils 118 reduziert. Nach ungefähr fünf Iterationen wurde
die Form des Schlitzes 118 gemäss 6 gewählt. Diese
Schlitzform ergibt Strömungsgeschwindigkeiten
an der Einlassöffnung 60 quer
zur Laufrichtung, die um ±0,5%
variieren.
-
Gemäss 5 tritt
Luft durch den perforierten Deckel 96 ein und strömt durch
die perforierten Filterelemente 102 und 104, wie
durch die Pfeile 120 dargestellt.
-
Die
Luft strömt
durch den Spalt zwischen dem Innengehäuse 98 und dem Aussengehäuse 94, wie
durch die Pfeile 122 dargestellt. Die Luft tritt dann durch
den Schlitz 112 in den Innenraum des Innengehäuses 98 ein,
wie durch die Pfeile 124 dargestellt. Schliesslich verlässt die
Luft das Innengehäuse 98 durch
die Auslassöffnung 66,
wie durch die Pfeile 160 dargestellt. Die Öffnungen 101 in
den Abstandselementen gestattet der Luft quer zur Laufrichtung zu strömen, um
Druckgradienten in Querrichtung zu minimieren.
-
Generell
haben die Luftantriebe 52 und 56 eine ähnliche
Konstruktion und einen ähnlichen
Strömungspfad
der Luft wie der Luftantrieb 54. Jedoch haben gemäss 3 die
Luftantriebe 52 und 56 eine wesentlich breitere,
d. h., in Laufrichtung, Einlassöffnung 58 und 62,
als die Einlassöffnung 60 des
Luftantriebes 54. Die Breite dieser Einlassöffnungen 58 und 62 können aufgrund
der speziellen Herstellungsparameter variieren. Die folgende Betrachtung
für den
Luftantrieb 52 ist in gleicher Weise auf den Luftantrieb 56 anwendbar.
D. h., gemäss 7 besitzt der
Luftantrieb 52 ein Aussengehäuse 136 mit einer Einlassöffnung 58 und
einer Auslassöffnung 64.
Die Einlassöffnung 60 besitzt
einen perforierten Deckel 137 mit einer Reihe von Öffnungen
durch die die Luft strömt.
Abhängig
von den Herstellungsparametern kann der Luftantrieb 52 auch
ganz ohne den perforierten Deckel 137 betrieben werden.
Der Luftantrieb 52 besitzt ferner ein Innengehäuser 138,
das mit Hilfe von Abstandselementen 140 in dem Aussengehäuse 136 gelagert
ist, die mehrere Öffnungen 142 besitzen.
Abweichend von dem Luftantrieb 54 besitzen die Luftantriebe 52 und 56 keine
Filterelemente 102 und 104.
-
Das
Innengehäuse 138 besitzt
eine Bodenplatte 144 mit einem Schlitz 146, der ähnlich konfiguriert
ist wie der Schlitz 112. Der Schlitz 146 besitzt Enden 148 und 150 und
einen Mittelteil 152. Wie bei dem Schlitz 112 ist
die Breite des Mittelteils 152 grösser als die Breite der Enden 148 und 150.
-
Wie
oben erwähnt,
ist der Strömungsweg
der Luft durch den Luftantrieb 52 ähnlich wie der Strömungsweg
der Luft durch den Luftantrieb 54. Spezifisch tritt die
Luft durch den perforierten Deckel 137 ein, wie durch die
Pfeile 154 dargestellt, und strömt durch den Spalt zwischen
dem Innengehäuse 138 und
dem Aussengehäuse 136,
wie durch die Pfeile 156 dargestellt. Schliesslich verlässt die
Luft das Innengehäuse 138 durch
die Auslassöffnung 146,
wie durch die Pfeile 158 dargestellt. Schliesslich tritt
die Luft durch die Auslassöffnung 64 aus
dem Innengehäuse 138 aus,
wie durch den Pfeil 160 dargestellt, und strömt dann
durch den Austrittskanal 70. Die Öffnungen 142 in den
Abstandselementen 140 gestattet der Luft quer zur Laufrichtung
zu strömen,
um Druckgradienten in Querrichtung zu minimieren.
-
Eine
andere Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- Systems ist in 8 und 9 dargestellt und
allgemein durch die Bezugszahl 170 gekennzeichnet. Wie
oben beschrieben besitzt das Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 12 drei
separate und von einander getrennte Luftantriebe 52, 54 und 56.
Im Gegensatz dazu besitzt das Luft-Verwaltungs- bzw. Handhabungs- System 170 Luftantriebe 172, 174 und 176,
die gemeinsame Wände
besitzen, so dass sie eine Einheit bilden. Der Luftantrieb 174 ist unter
der Formzone der Produktionsstrasse angeordnet, um den grössten Teil
der Prozessluft zu sammeln; die Luftantriebe 172 und 176 sammeln
die Überschussluft,
die der Luftantrieb 174 nicht sammelt. Jeder Luftantrieb 172, 174 und 176 besitzt
eine Einlassöffnung 178, 180 und 182 über dem
ein einzelner perforierter Deckel 184 angeordnet ist. An Stelle
des einzelnen perforierten Deckels 184 können mehrere
individuelle perforierte Deckel verwendet werden. Jeder Luftantrieb 172, 174 und 176 besitzt
ferner eine Austrittsöffnung 186, 188 und 190 die jeweils
am gegenüberliegenden
Ende der Luftantriebe 172, 174 und 176 angeordnet
sind. Separate Auslasskanäle
(nicht dargestellt) ähnlich
der Auslasskanäle 70, 72 und 74 sind
mit den Auslassöffnungen 186, 188 und 190 verbunden,
um die Luft aus den Luftantrieben 172, 174 und 176 abzusaugen.
Der Luftantrieb 174 kann ein Filterelement mit einer perforierten
Oberfläche
besitzen, durch das die eintretende Luft strömt.
-
Die
Luftantriebe 172, 174 und 176 besitzen Innengehäuse 192, 194 und 196 mit
Seitenwänden 198, 200, 202 und 204.
Abstandselemente 206, 208 und 210 halten
die Innengehäüse 192, 194 und 196 von
den Seitenwänden 198, 200, 202 und 204 fern. Die
Innengehäuse 192, 194 und 196 besitzen
Bodenplatten 212, 214 und 216 mit Schlitzen 218, 220 und 222.
Der Strömungsweg
der Luft durch die Luftantriebe 172, 174 und 176 ist ähnlich dem
Strömungsweg der
Luft durch die Luftantriebe 52, 54 und 56.
Der Strömungsweg
der Luft durch den Luftantrieb 74 ist durch Pfeile 224 dargestellt.
-
Nachdem
die Erfindung durch eine Beschreibung verschiedener bevorzugter
Ausführungsformen dargestellt
worden ist und nachdem diese Ausführungsformen besonders detailliert
beschrieben worden sind, um die beste Art der Anwendung der Erfindung
zu beschreiben, ist es nicht Absicht der Anmelder in irgendeiner
Art den Umfang der anhängenden Ansprüche auf
solche Details zu beschränken.
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen im Umfang der Erfindung sind den mit
der Technik Vertrauten offensichtlich. Die Erfindung selbst ist
nur durch die anhängenden
Ansprüche
definiert.