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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Temperatur
eines Produkts in Form einer Bahn, die durch eine IR-Rampe zur Oberflächenbehandlung
der Bahn beeinflusst wird (siehe z. B. das Dokument US-A-5 377 428).
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Beschreibung
des Problems
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In
Verbindung mit der Herstellung von Material in Form einer Bahn,
z. B. Papier, ist es schwierig, die gleichen Eigenschaften in der
Bahn in sowohl der Längs-
als auch der Querrichtung zu gewährleisten. Schwankungen
z. B. des Feuchtigkeitsgehalts können
bewirken, dass das Papier, nachdem es in Bögen oder in ganz kleine Rollen
geschnitten wurde, eine ungleichmäßige Dicke aufweist und sich
kräuselt
und bei verschiedenen Raten trocknet und unter den Voraussetzungen,
die bei dem Endverbraucher herrschen, Wellen wirft. Dies führt zu Problemen
z. B. bei Kopiergeräten
oder Druckerpressen. Des Weiteren kann eine ungleichmäßige Papiertemperatur während der
Herstellung eines Papiers zu Problemen bei der Kalandrierung (wenn
das Papier zwischen einer oder mehreren Walzen gepresst wird, um
einen besseren Glanz zu erzielen) führen, sodass der Glanz des
Papiers und seine Oberflächenrauheit auf
unvorteilhafte Weise schwanken werden. Weitere Probleme, die entstehen,
sind die, dass das Papier, nachdem es in einer Druckerpresse bedruckt
wurde, ein ungleichmäßiges Druckergebnis
aufweisen kann, das als Mottling bekannt ist. Mottling wird durch
eine ungleichmäßige Verteilung
des Bindemittels im Strich, der auf das Papier aufgetragen wird,
verursacht, sodass die Druckfarbe ungleichmäßig aufgenommen wird. Dies
führt zu
gleichmäßigen Bereichen
von Farbe, die das Erscheinungsbild einer „Orangenhaut" aufweisen. Unter
anderem beeinflusst das Verfahren des Trocknens des Strichs die Tendenz
des Wanderns des Bindemittels mit einem damit verbundenen Mottling.
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Verschiedene
Typen von Aktuatoren, Systemen, Vorrichtungen und Verfahren stehen
zur Verfügung,
um diese Unregelmäßigkeiten
durch Ausgleichen dieser und weiterer veränderbarer Eigenschaften zu
korrigieren.
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Eine
Anzahl von Problemen und Einschränkungen
sind mit diesen Vorrichtungen und Verfahren verbunden, die unten
stehend beschrieben sind:
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Einstellen
des Feuchtigkeitsgehalts der Bahn
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Sofern
der Feuchtigkeitsgehalt betroffen ist, wird dieser entweder durch
eine Punktmessung irgendwo auf der Bahn oder mittels eines querenden Feuchtigkeitssensors
gemessen. Jede Querung benötigt
oft zwischen 30 und 90 Sekunden, wonach ein Computer die Information
verarbeitet und eine abgeschätzte
Feuchtigkeitskurve über
das und entlang des Papier/es zeichnet. Der Feuchtigkeitssensor kehrt
auf diese Weise z. B. alle 60 Sekunden zu demselben Punkt auf der
Bahn zurück.
Da jedoch das Papier bei Geschwindigkeiten von bis zu mehreren tausend
Metern pro Minute transportiert wird, ist die Genauigkeit der Messung
aus diesem Grund eingeschränkt.
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Die
verwendete Ausrüstung
ist auch relativ kostspielig und kompliziert und besteht aus einem Feuchtigkeitssensor
(z. B. vom Mikrowellentyp), einer C-Rampe oder einer O-Rampe, die
ihn hält,
einem Mechanismus zum Bewegen des Feuchtigkeitssensors, einem Signalkabel
zum Übertragen
des Messsignals an einen Prozesssteuerungscomputer und einem Computer
zum Verarbeiten und Anzeigen der Feuchtigkeitswerte.
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Eine
Form von „Aktuator" wird verwendet, um
in der Lage zu sein, die Feuchtigkeitswerte, die in der oben beschriebenen
Vorrichtung gemessen werden, zu beeinflussen. Dies kann ein System
sein, in dem Wasser auf diese Bereiche der Bahn, z. B. des Papiers,
die trockener sind als erwünscht,
gesprüht wird.
Es kann beinhalten, dass Dampf in einen Teil der Presse eingespritzt
wird, sodass mehr Wasser von dem Papier gepresst wird. Es kann ein
Lufttrockner sein, der in Zonen unterteilt ist, und es kann auch ein
IR-Trockner sein, bei dem die Strahlung elektrisch oder mit einem
Gas, das über
Infrarotstrahlung mehr oder weniger Energie an das Papier liefert,
erzeugt wird, sodass die feuchten Teile mehr oder weniger stark
getrocknet werden. Ein IR-Trockner kann in Zonen, z. B. mit einer
Breite von 75 mm, unterteilt sein. Jede Zone ist in der Lage, ihre
Leistung stufenlos zu verändern,
indem sie die Spannung über
jedem IR-Element (z. B. Halogenlampen) z. B. mithilfe von Thyristoren
oder Halbleiterrelais erhöht
oder reduziert. Auf diese Weise kann sowohl entlang der als auch über die
Maschine eine unterschiedliche Trocknung erzielt werden.
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Ein
IR-Trockner besteht aus einer IR-Rampe, die in einer Maschine für die Oberflächenbehandlung
einer Bahn oder in einer Papiermaschine positioniert ist. In der
Regel ist in der Rampe eine Anzahl von IR-Elementen oder -Modulen
angeordnet, sodass eine oder mehrere getrennt gesteuerte Zone/n erhalten
wird/werden. Die IR-Rampe wird oft mit Kühlluft versorgt, um ein Überhitzen
der IR-Rampe zu verhindern. Die Luft kann auch verwendet werden, um
verdampfte Feuchtigkeit oder Lösemittel
aufzunehmen.
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Eine
große
Anzahl von Kabeln (in der Regel 2 für jede Zone) verlaufen von
der IR-Rampe zu einem elektrischen Steuerschrank. Wenn z. B. 90
Zonen vorhanden sind, so können
180 Kabel erforderlich sein. Der elektrische Steuerschrank kann
z. B. 50 Meter von der IR-Rampe entfernt angeordnet sein. Der Kabelverlauf
nimmt somit auch viel Raum ein und ist mit hohen Kosten verbunden.
Der elektrische Steuerschrank enthält eine große Anzahl von Thyristoren und
Halbleiterrelais. Die Wirkung in jeder Zone kann durch Verändern der
Spannung mithilfe derselben variiert werden. Elektrische Steuerschränke sind groß und sperrig,
wenn man viele Zonen, z. B. 2–15 Meter
breit, 2 Meter hoch und 0,8 Meter tief, benötigt. Dieser sperrige elektrische
Steuerschrank bringt oft ein Problem in Verbindung mit dem Einbau
in bestehenden Fabriken mit sich, wo der Raum beschränkt ist.
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Durch
Nutzen der Beziehung zwischen der Temperatur nach dem IR-Trockner und dem
Endfeuchtigkeitsgehalt, wie in dem Diagramm in 1 veranschaulicht,
kann die Erfindung verwendet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt
sowohl über
die als auch entlang der Maschine zu steuern, indem die Temperatur
in einer oder mehreren Zonen über
die IR-Rampe gemessen wird und indem die IR-Leistung manuell oder
automatisch gesteuert wird, sodass das Temperaturprofil und mit
ihm der Feuchtigkeitsgehalt auf eine geeignete Weise ausgeglichen
werden.
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Temperatursteuerung/Korrektur
der Temperatur einer Bahn
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Solange
Wasser in der Bahn bleibt, weist die Temperatur einer Bahn eine
Beziehung mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Bahn auf. Diese Beziehung ist
sehr stark. Kurz gesagt ist es möglich,
festzustellen, dass eine niedrigere Temperatur einen höheren Restfeuchtigkeitsgehalt
anzeigt. Dies ist in 2 veranschaulicht. Es ist interessant,
dass der Punkt, an dem kein freies Wasser mehr vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Temperatur der Bahn schnell anzusteigen beginnt. Dies
setzt voraus, dass genügend
Luftzirkulation vorhanden ist, um zuzulassen, dass die feuchte Luft
wegtransportiert wird.
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Wenn
andererseits der starke Wunsch besteht, die Temperatur der Bahn
einzustellen, so ist es notwendig, eine übermäßige Luftzirkulation zu vermeiden,
da die Wirkung davon darin bestehen würde, dass die Bahn austrocknet
und bewirkt wird, dass die Temperatur nicht so stark ansteigt. Derzeit
gibt es kein wirksames Verfahren zum Einstellen der Temperatur eines
bahnförmigen
Materials. Wenn Luft verwendet wird, verursacht dies eine Austrocknung.
Luft ist auch schwierig in der Querrichtung zu steuern, wenn der
Wunsch nach der Möglichkeit
besteht, die Temperatur der Bahn in dieser Richtung einzustellen.
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IR
bietet eine Möglichkeit,
jedoch speziell dann, wenn die Luftzirkulation in dem IR-System
geschlossen ist, sodass die gesamte Luft innen strömt und keine
Luft außen
strömt.
In diesem Fall wird die gelieferte Energie im Wesentlichen zum Heizen
verwendet.
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Das
Temperaturprofil der Bahn in der Querrichtung kann von beträchtlicher
Bedeutung in Verbindung mit der Kalandrierung des Papiers sein,
da die Wärme
der Bahn zu den Walzen in dem Kalander übertragen wird. Diese ändern dann
ihren Durchmesser und pressen stärker
oder schwächer
auf das Papier, was die Oberflächenrauheit,
den Glanz und die Dicke beeinflusst.
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Die
Kalanderwalzen werden normalerweise mit Luft oder Induktionswärme beheizt,
um die ungleichmäßige Temperatur
der Bahn zu kompensieren.
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Verbesserung oder Änderung
im Glanz und der Oberflächenrauheit
der Bahn
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Bei
der Herstellung von Papier wird z. B. versucht, den Glanz der Bahn
und ihre Oberflächenrauheit
zu ändern,
indem das Papier dazu gebracht wird, durch eine oder mehrere Feuchtwalze/n
zu laufen. Dies erhöht
den Glanz des Papiers und verbessert seine Oberflächenrauheit.
Gelegentlich kann es auch erwünscht
sein, die Matteigenschaften der Bahn mit demselben Verfahren zu
erhöhen.
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Der
Zweck dieses Vorgangs besteht in einer Verbesserung der Druckeigenschaften.
Man hat festgestellt, dass eine gleichmäßige Bahntemperatur und auch
eine erhöhte
Bahntemperatur das Ergebnis einer Kalandrierung verbessern.
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Es
gibt auch Verfahren, bei denen der Bahn Feuchtigkeit zugesetzt wird,
indem Wasser oder Dampf versprüht
wird, das/der auf der Oberfläche kondensiert,
um das Ergebnis weiter zu verbessern, da ein höherer Feuchtigkeitsgehalt an
der Oberfläche eine
Kalandrierung verbessert (man vergleiche z. B. das Bügeln von
Kleidern mit oder ohne Feuchtigkeit/Dampf).
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Die
hier beschriebene Vorrichtung ist auch für eine Verwendung zu diesem
Zweck, d. h., zum Steuern und Erhöhen der Temperatur der Bahn
sowohl in der Quer- als auch in der Längsrichtung, bestimmt. Die
Vorrichtung ist insbesondere dazu bestimmt, dass sie zu einem Betrieb
in der Lage ist, bei dem ihre Kühlluft
nur innen wirksam ist, wobei in Verbindung damit ein größerer Anstieg
der Temperatur zusammen mit einer reduzierten Trocknung erhalten wird.
Dies wird einfach dadurch erreicht, dass die Vorrichtung austauschbare
oder einstellbare Luftdüsen
aufweist.
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Der
IR-Trockner kann auch wirksam mit einer Vorrichtung zum Sprühen von
Wasser oder eines Wassernebels auf die Bahn entweder vor oder nach der
Lieferung von IR-Energie kombiniert werden. Auf diese Weise wird,
wie oben beschrieben, eine wirksamere Kalandrierung erreicht, da
die Bahn sowohl wärmer
als auch feuchter gemacht wird. Von besonderem Interes se dabei ist
die Möglichkeit,
die Temperatur über
100 Grad C zu erhöhen,
was nicht möglich ist,
wenn Dampf verwendet wird, um die Bahn zu befeuchten und zu heizen.
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Minimierung
von Mottling
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In
Verbindung mit dem Trocknen des Strichs wird versucht, auf ein optimale
Weise zu trocknen, um Mottling zu vermeiden. Der Ausdruck Mottling wird
verwendet, um ein ungleichmäßiges Druckergebnis
zu bezeichnen, das besonders in dunkleren Bereichen des Drucks bemerkbar
ist. Dies geschieht normalerweise, indem eine spezielle Trocknungsstrategie
eingesetzt wird, z. B., indem schnell getrocknet wird, bis der Strich
seinen so genannten Immobilisierungspunkt, d. h., den Punkt, an
dem kein freies Wasser mehr vorhanden ist, erreicht hat. Normalerweise
ist es dann notwendig, für
eine Zeit mit einem langsamen Trocknen fortzusetzen, wonach eine endgültige Trocknung
bei jeder beliebigen gewünschten
Rate stattfinden kann. Es ist somit wichtig, den Imobilisierungspunkt
zu identifizieren, selbst wenn der Strich und die Geschwindigkeit
der Maschine sich ändern.
Nach einer Immobilisierung des Strichs kann das Bindemittel nicht
mehr wandern. Eine Immobilisierung findet bei einem Strichfeststoffanteil
von ca. 70–80
% statt. Der Strich wird normalerweise auf einen endgültigen Feststoffanteil
von 90–95
% getrocknet.
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Da
der nasse Strich nicht berührt
werden kann und da es schwierig ist, den Feuchtigkeitsgehalt des
Strichs getrennt von dem des Trägermaterials,
z. B. einem Papier, zu messen, gibt es derzeit kein wirksames Verfahren
zum Steuern der Trocknung, sodass Mottling und ein Wandern von Bindemittel
minimiert sind. Die Feuchtigkeit wird normalerweise nur gemessen,
sobald die Bahn vollständig
getrocknet ist.
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Durch
eine berührungslose
Messung der Temperatur in dem Strich ist es möglich, den Punkt zu finden,
an dem kein freies Wasser mehr in der Bahn vorhanden ist. Dieser
Punkt wird durch einen schnelleren Anstieg der Temperatur als vorher
mit einem damit verbundenen Anstieg der Wirkung angezeigt. Die Verdampfung
von freiem Wasser findet bei ca. 65 Grad C statt. Der kritische
Punkt kann manuell festgestellt werden, indem die IR-Leistung erhöht und reduziert
wird und die Temperatur aufgezeichnet wird. Sobald ein kritischer
Temperaturwert identifiziert wurde, ist es möglich, einen Regler dazu zu
bringen, die IR-Leistung so zu steuern, dass diese Temperatur dann
beibehalten wird. Alternativ ist es manchmal oder oft möglich, ein
Computerprogramm automatisch eine kurze Schwankung der Leistung ausführen zu
lassen, wobei in Verbindung damit der Temperaturgradient aufgezeichnet
wird und das Programm den Referenzwert der Temperatur derart variiert,
dass das System bei der optimalen Temperatur läuft, wenn kein freies Wasser
mehr vorhanden ist. Da der Strich über die Bahn sehr oft variiert,
besteht auch die Notwendigkeit in der Lage zu sein, den Immobilisierungspunkt
in der Querrichtung zu lokalisieren.
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Eine
zuvor in der
US 5 236
839 A offenbarte Anordnung lässt zu, dass eine Temperaturmessung auf
einer sich bewegenden Kunststoffbahn entlang von Zonen in der Bahn
durchgeführt
wird. Die Bahn wird dazu gebracht, dass sie durch eine Anzahl von Heizeinrichtungen,
die so angeordnet sind, dass sie sich über die Richtung der Bewegung
der Bahn erstrecken, beheizt wird. Die resultierenden gemessenen
Temperaturwerte werden dann verwendet, um Unregelmäßigkeiten
bei der Beheizung der Bahn und bei einem Versuch, diese zu korrigieren,
anzuzeigen. Dies durchzuführen
ist jedoch auf Grund der Querpositionierung der Heizeinrichtungen
und da es auch notwendig ist, die Lieferung von Wärme für alle Heizeinrichtungen
gleich zu erhöhen
oder zu reduzieren, nicht einfach.
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Es
besteht demgemäß ein Bedarf,
in der Lage zu sein, die Temperatur einer vorher erwähnten Bahn
kontinuierlich entlang einer spezifischen größeren Oberfläche auf
eine sichere und wirksame Weise zu messen, und in der Lage zu sein,
die erhaltenen Messwerte an bestimmte Heizeinrichtungen zu übertragen,
sodass das gewünschte
Ergebnis erreicht wird.
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Es
ist somit zunächst
das vordringliche Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorher erwähnte Problem
durch ein einfaches und wirksames Mittel zu lösen.
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Das
vorher erwähnte
Ziel wird mithilfe eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
erreicht, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass mithilfe
einer Anzahl von Temperatursensoren, die unter einer gegenseitigen
Distanz voneinander seitlich über
die Bahn in gleichmäßig verteilten Zonen
angeordnet sind, die Temperatur kontinuierlich an der Bahn über und
entlang ihre/r Richtung der Bewegung gemessen wird, dass das Messergebnis von
der jeweiligen Zone der Bahn an jeweilige Trocknermodule übertragen
wird, um die jeweiligen zugeordneten vorher erwähnten Zonen der Bahn Wärme auszusetzen,
und dass die vorher erwähnten
Trocknermodule durch eine vorher erwähnte gemeinsame IR-Rampe eng aneinander
gepackt seitwärts über die
Richtung der Bewegung der vorher erwähnten Bahn getragen sind und
sich entlang der Richtung der Bewegung der vorher erwähnten Bahn
erstrecken.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein verlässlich funktionierendes Mittel
zur Durchführung
des vorher erwähnten
Verfahrens mit einer einstellbaren Temperaturüberwachung aufzuzeigen.
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Das
vorher erwähnte
weitere Ziel wird mithilfe einer Anordnung gemäß der Erfindung erreicht, die im
Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer IR-Rampe,
die eine Anzahl von IR-Lampen umfasst, die für Heiz- und/oder Trocknungszwecke bestimmt
sind, die in Trocknermodulen enthalten sind und die sich im Wesentlichen
entlang der Richtung der Bewegung einer Bahn des betreffenden Typs
erstrecken, eine Anzahl von Temperatursensoren unter einer gegenseitigen
Distanz voneinander an einem Ende der Trocknermodule angeordnet
ist, die dazu bestimmt sind, eine IR-Rampe zu bilden, und Lampen
seitlich über
die Bahn innerhalb gleichförmig
verteilter Zonen enthalten und so angeordnet sind, dass sie sich
entlang der Bahn zu Zwecken der kontinuierlichen Übertragung
der gemessenen Temperatur in der jeweiligen Zone der Bahn zur Information
eines Trocknermoduls befinden, um die jeweiligen zugeordneten vorher
erwähnten
Zonen der Bahn Wärme auszusetzen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend als eine bevorzugte illustrative Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in
denen:
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1 einen
Graphen des Endfeuchtigkeitsgehalts und der Bahntemperatur nach
dem IR-Trockner zeigt;
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2 einen
Graphen des Feuchtigkeitsgehalts und der Bahntemperatur und der
Trocknergeschwindigkeit zeigt;
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3 in
perspektivischer Darstellung eine IR-Rampe zum Tragen einer Anzahl
von IR-Modulen zeigt;
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4–6 ein
IR-Modul bei Betrachtung aus verschiedenen Richtungen zeigen;
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7–7B ein
kurzes Ende eines IR-Moduls und Beispiele von Temperaturmessanordnungen
zeigen;
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8–8A IR-Lampenhalter
zeigen;
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9 die
Befestigung einer IR-Lampe in einem Halter zeigt;
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10–10C ein IR-Modul bei Betrachtung aus verschiedenen
Richtungen zeigen;
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11–11B eine IR-Rampe in verschiedenen Ansichten zeigen;
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12–12A einen kombinierten Glas- und Lampenhalter
und einen Luftabzug zeigen; und
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13 eine
Rampe über
einer Bahnstrecke zeigt.
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Die
Erfindung löst
die zuvor erwähnten
Probleme durch eine kontinuierliche Messung der Bahntemperaturen über die
Bahn, z. B. in Segmenten (Zonen) mit 75 mm. Jeder Messpunkt ist
mit einer Steuervorrichtung verbunden, die in der Lage ist, die
Leistung in der jeweiligen Zone zu variieren, sodass der Temperaturreferenzwert
erreicht werden kann. Ungleichmäßige Temperaturreferenzwertprofile
können,
falls gewünscht,
ebenfalls erreicht werden. Ein Computer berechnet die Änderung
der Leistung, die notwendig ist, um die Temperatur einzustellen.
Mit diesem Verfahren ist es zum ersten Mal möglich, ein Wandern des Bindemittels
und Mottling z. B. über eine
Papiermaschine oder Streichmaschine zu optimieren und zu verbessern,
was bisher auf eine wirksame Weise nicht möglich war. Dies kann mit einer automatischen
Suche nach der optimalen Bahntemperatur kombiniert werden, wobei
die Leistung des IR-Trockners kurz va riiert werden und der Temperaturgradient
geprüft
werden kann. Die Erfindung kann somit wirksam und verlässlich auf
anderen sich bewegenden Bahnen als Papierbahnen verwendet werden.
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Weitere Probleme, deren
Lösung
die Erfindung vorschlägt
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In
Verbindung mit der Verwendung von IR-Trocknern zur Lösung der
oben stehenden Probleme ist es notwendig, dass diese die Leistung
in einer oder mehreren Zonen steuern können. Um dazu in der Lage zu
sein, ist eine Form eines Steuersystems für elektrische Leistung notwendig.
In der Regel bestehen diese aus einer Anzahl von so genannten Thyristoren
oder Halbleiterrelais, die in einem elektrischen Steuerschrank installiert
sind. Zwischen dem elektrischen Steuerschrank und dem IR-Trockner (der
Trocknerrampe) verläuft
eine Anzahl von Kabeln, in der Regel zwei Kabel pro Trocknerzone.
Da es eine große
Anzahl von Trocknerzonen geben kann, können viele Kabel (z. B. hunderte
Kabel) vorhanden sein. Der elektrische Steuerschrank selbst ist auch
voluminös
und kann einen Raum von ca. 2 m bis zu 10–15 m Länge mit einer üblichen
Breite von 0,4 bis 0,8 m und einer Höhe von ca. 2 m benötigen. Es
kann schwierig sein, Platz für
diesen Schrank zu finden, oder es kann kostspielig sein, einen Raum
zu bauen, um diese Schaltschränke
unterzubringen. Leistungssteuerungsschaltschränke sind auch kostspielig wegen
ihrer Größe. Da bestimmte
Teile eines IR-Trockners Verschleißteile (z. B. IR-Lampen, Thyristoren
oder Halbleiterrelais, Sicherungen etc.) sind, kann eine Fehlerbestimmung
oder ein Austausch dieser Teile zeitintensiv sein. Die Erfindung
schlägt auch
vor, diese Punkte zu lösen
oder zu verbessern, d. h., dass ein Leistungssteuerungsschrank kleiner oder
beseitigt ist, durch weniger Kabel und ein schnelleres/r und einfacheres/r
Service und einen Austausch von Teilen.
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Beschreibung eines IR-Moduls
mit integrierter Steuerung und Messung
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Die
vorliegende Erfindung ist unten stehend im Detail und unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen gemäß den 1–12A beschrieben. Ein elektrischer IR-Trockner 1 besteht normalerweise
aus zwei Teilen, einerseits einer Anzahl von austauschbaren IR-Modulen 2,
Reflektoren oder Strahlungsquellen. Diese bestehen in der Regel aus
einer Anzahl von IR-Lampen 3 und einem aus Metall hergestellten
Halter 4 und einem Reflektor 5 hinter den Lampen 3.
Ein Schutzglas 6 zum Schutz der Lampen 3 vor Schmutz, üblicherweise
in Form von Quarzglas, elektrische Anschlussblöcke und eine Form von Luftabzug
oder Luftdüsen 7, 8 können ebenfalls
vorhanden sein.
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Die
Module 2 sind an einer/m Tragstruktur oder -gehäuse montiert.
Diese/s kann als Rampe 9 bezeichnet werden. Der Zweck der
Rampe 9 kann darin bestehen, Versorgungsluft 10 und
manchmal auch Abluft 11 abzugeben. Die Rampe 9 kann
aus bis zu 100 Modulen 2 bestehen, die eng nebeneinander Seite
an Seite entlang der gesamten Länge
L der Rampe positioniert sind. Die Module sind üblicherweise 150 mm breit,
ihre Breite kann jedoch sowohl größer als auch kleiner sein.
Geeignete Abmessungen für
die Rampe sind z. B. eine Breite von 150–10.000 mm, eine Höhe von 5–700 mm
und eine von Tiefe 200–1200
mm. Die Rampe 9 und die Module sind so konfiguriert, dass
die zugeordneten Lampen 3 sich im Wesentlichen entlang
der Laufrichtung der vorher erwähnten
Bahn 12 erstrecken.
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Die
Erfindung besteht aus den folgenden Teilen:
IR-Module 2,
die eine oder mehrere IR-Lampen 3 auf ihrer Vorderseite
(die in Richtung einer Bahn 12 des betreffenden Typs weisen)
aufweisen. Die Lampen 3 sind an ihren Enden 13 gesichert
in einem Lampenhalter 14 montiert. Diese Lampenhalter 14 sind
so konstruiert, dass die Enden 13 der Lampen vor IR-Strahlung
von den Lampen 3 geschützt
sind und dass Kühlluft
wirksam um diese herum strömen
kann. Die Lampenenden 13 können auf ein Maximum von ca.
350 °C erhitzt
werden. Um eine bessere Kühlung der
Lampenenden 13 zu erreichen, sind diese unter einem Winkel
festgelegt gesichert. Die Lampen 3 werden sicher in ihre
Halter 14 geschoben, die mit schrägen Unterbringungsöffnungen 15 in
der Blechkomponente 16 versehen sind, die gleichzeitig
als ein Halter für
die Schutzgläser 6 dienen
kann; siehe 10 und 12. Hinter
diesen Gläsern 6 befindet sich
ein Reflektor 5, dessen Zweck darin besteht, Strahlung
nach vorne zu reflektieren. Dieser Reflektor 5 kann aus
einem Material hergestellt sein, das IR-Strahlung reflektiert, z.
B. einer goldbeschichtete Keramik oder Stahlfolie. Ein Schutzglas 6 des
vorher erwähnten
Typs kann sicher vor den Lampen 3 positioniert sein. Ebenfalls
an der Vorderseite positioniert sind Luftdüsen, deren Zweck darin besteht,
Feuchtigkeit oder Lösemittel
wegzutransportieren oder die Bahn 12 vor dem IR-Trockner 1 zu
stabilisieren. Die Luftdüsen 7, 8 sind
entsprechend austauschbar, sodass sie abhängig von den Umständen angepasst werden
können.
Sie können
z. B. offen oder vom „Folien"-Typ sein. Diese
nutzen den Coanda-Effekt, um die Bahn 12 nahe an dem Trockner 1 zu
stabilisieren. Sie können
auch vom Überdruck-Typ
sein. Diese bringen einen größeren Druck
auf die Bahn auf. Alternativ können
sie geschlossen sein. In diesem Fall wird die Luft innen in der
IR-Rampe 2 zirkuliert und kommt nicht mit der Bahn 12 in
Kontakt. Dies ergibt weniger Trocknung, aber eine höhere Heizwirkung. Die
gesamte Leistungssteuerung 16 für das Modul 2 wurde
an der Hinterseite des IR-Moduls 2 integriert.
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Diese
Leistungssteuerung 16 kann aus den folgenden Komponenten
bestehen: einer isolierten Grundplatte 17. An dieser befestigt
ist/sind ein oder mehrere Thyristoren 18 oder Halbleiterrelais.
Ihre Aufgabe besteht darin, die Leistung in einer oder mehreren
Zonen stufenlos zu steuern. Ebenfalls installiert ist eine Steuerkarte 19,
die den Thyristor oder die Halbleiterrelais steuert und unter einer
Signalübertragungskarte 50 in
dem Modul 2 angeordnet ist. Diese Steuerkarte 19 empfängt Steuersignale
von einem Hauptcomputer oder einer Bedienerkonsole. Das Steuersignal
wird kontaktlos von einer Standardkarte an die Steuerkarte 19 übertragen,
um einen einfachen und schnellen Austausch des IR-Moduls 2 durch
Elektronik zuzulassen. Die Steuerkarte 19 sammelt auch
Informationen aus der Umgebung. Folgendes kann somit gemessen werden:
die Temperatur der Steuerkarte 19 und der tatsächliche
Energieverbrauch, die Spannung und die Netzfrequenz. Eine Rückkopplung
der tatsächlich
gesteuerten Energie wird auf diese Weise erhalten. Diese kann verwendet
werden, um zu berechnen, ob eine oder mehrere der Lampen 3 defekt 9 sind.
Es ist auch möglich, Defekte
in einem Thyristor/Relais oder in Sicherungen zu detektieren.
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Auch
zwei Sicherungen 20 sind auf eine einfach entfernbare Weise
mithilfe von Schnellkupplungen, z. B. in Form von Federklammern 21 auf
der Hinterseite der Platte installiert. Zwei Stromtransformatoren
messen den Ist-Strom.
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Die
Module 2 sind auf ihrer Rampe 9 über Schnellkupplungen 22, 23 montiert,
um zuzulassen, dass diese schnell ausgewechselt werden. Die Schnellkupplungen
können
aus zwei Stiften 22 auf einer Seite des Moduls und z. B.
hakenförmigen
Gelenkschnellkupplungen 23 an dem anderen Ende des Moduls
bestehen. Wenn das Modul 2 entfernt wird, wird auch die
Stromversorgung zu ihm getrennt, indem der Strom über die
vorher erwähnten
Sicherungsschnellkupplungen 21 verbunden wird.
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Der
Strom an die Module 2 wird über schwere Kabel 24 und/oder
Kupferschienen 25, die entlang der Rampe 2 verlaufen,
verteilt. Strom wird von diesen hinunter zu den vorher erwähnten zwei
Sicherungen 20 entnommen. Die Sicherungen 20 sind
notwendig, um weniger, aber schwerere Kabel 24 oder Kupferschienen 25 für die interne
Verteilung in der Rampe 9 verwenden zu können. Schwerere
(aber weniger) Kabel oder Schienen verringern den erforderlichen
Raum, was Vorteile, insbesondere bei breiten Rampen, bietet. Mit
dem Modul 2 gleichzeitig integriert sind ein oder mehrere
berührungslose
Temperatursensoren 26. Diese messen die Temperatur der
Bahn entweder vor ihrem Durchgang durch den IR-Trockner 1 oder, wie in den
Zeichnungen gezeigt, nach ihrem Durchgang durch den Trockner. Das Temperatursignal
von jeder Zone wird an einen Computer übertragen, der auf der Basis
dieser Information die Temperaturprofile über die Bahn entweder registrieren
und anzeigen kann oder die Modulation der Thyristoren/Halbleiterrelais
automatisch variieren kann, sodass die IR-Leistung wie gewünscht variiert wird.
Eine Anzahl der vorher beschriebenen Vorteile kann mit dieser Verbindung
erreicht werden. Das gewünschte
Temperaturprofil nach dem IR-Trockner kann z. B. über den
Referenzwert, um vollständig gleichmäßig zu sein,
oder gemäß einem
anderen gewünschten
Profil, festgelegt werden. Die Temperatur wird an jedem Punkt kontinuierlich
gemessen. Die Temperaturwerte werden über ein Bussystem an den Hauptcomputer
oder die Bedienerkonsole gesendet.
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Da
das IR-Modul 2 für
einen Austausch mit einem Austauschmodul 2 schnell und
einfach entfernbar ist, wird es von den Temperatursensoren 26 begleitet,
was die Möglichkeit
einer nachfolgenden einfachen Reinigung und Wartung, z. B. eines
Austausches von zerbrochenen IR-Lampen oder Gläsern etc., ohne übermäßig lange
Produktionsstillstände bietet.
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Das
Verfahren zur Überwachung
der Temperatur in dem Fall von bahnförmigen Produkten 12,
die durch eine IR-Rampe 9 für die Oberflächenbehandlung
der Bahn 12 beeinflusst werden, beinhaltet somit die Verwendung
einer Anzahl von Temperatursensoren 26 für die kontinuierliche
Messung der Temperatur der Bahn 12 über 27 und entlang
ihre/r Richtung der Bewegung 28, wenn die Bahn an dem vorzugsweise
feststehenden IR-Trockner 1 vorbei transportiert wird.
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Die
Temperatur wird mit einer Anzahl von Temperatursensoren 26,
die sich unter einer gegenseitigen Distanz B voneinander seitlich 27 auf
der IR-Rampe 9 innerhalb gleichförmig verteilter Zonen vor oder
nach der Rampe 9 bei Betrachtung in der Richtung der Bewegung 28 der
Bahn, jedoch vorzugsweise unterstromig der Rampe 9 befinden,
entsprechend gemessen.
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Eine
Anordnung, die sich zur Ausführung
eines Verfahrens von der Art, die gemäß der Erfindung für die kontinuierliche Überwachung
der Temperatur von bahnförmigen
Produkten 12, welche durch eine IR-Rampe 9 für die Oberflächenbehandlung
der Bahn 12 beeinflusst werden, vorgesehen ist, passenderweise
anbietet, ist aus einer IR-Rampe 9 gebildet, die eine Anzahl
von IR-Lampen 3 umfasst, die für Heiz- und/oder Trocknungszwecke
bestimmt sind. Eine Anzahl von seitlich 27 beabstandeten
Temperatursensoren 26 ist auf der zuvor erwähnten Rampe 9 angeordnet
und sind so angeordnet, dass sie sich entlang der Bahn 12 zu
Zwecken der kontinuierlichen Übertragung
der aufgezeichneten Temperatur der Bahn 12 an einen Empfänger zur
Information befinden.
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Die
vorher erwähnten
Temperatursensoren 26 sind an einem Ende von Trocknermodulen 2,
die zu Zwecken der Bildung einer IR-Rampe 9 und um Lampen 3 zu
enthalten vorgesehen sind, angeordnet, wobei die Modu le abnehmbar
an einem Rampenrahmen angebracht sind, der sich über die beabsichtigte Bahn 12 erstreckt.
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Gemäß der Erfindung
ist/sind zumindest einer, jedoch bevorzugt zwei Temperatursensoren 26 durch
einen ringförmigen
Griff 30 aufgenommen, der an einem Ende des betreffenden
Trocknermoduls angeordnet ist, wobei sich ein angeordneter Draht 31 in den
Innenraum 32 des vorher erwähnten Moduls 2 erstreckt.
Eine Aufnahmehülse 33 und
der Temperatursensor 26 können an dem vorher erwähnten Griff 30 befestigt
angeordnet sein.
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Der
Temperaturübertragungsdraht 31 verläuft vorzugsweise
zu einem Computer (hier nicht gezeigt), um die Übertragung von Messergebnissen von
der jeweiligen Zone der Bahn 12 zuzulassen, sodass der
Computer auf der Basis dieser Informationen über die Temperatur in der Lage
ist, das Temperaturprofil über 27 die
Bahn zu registrieren und anzuzeigen und/oder automatisch die Modulation
der IR-Leistung für
die Bahn 12 zu variieren.
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Jedes
IR-Modul 2 weist eine Anzahl von Befestigungen zur gleichzeitigen
Sicherung einer großen
Anzahl von IR-Lampen 3 auf, die unter einem Winkel angeordnet
sind, sodass die Enden 13 der Lampen 3 so angeordnet
sind, dass sie bei Betrachtung entlang der längs gerichteten Mittelebene
der jeweiligen Lampe unter einem Winkel festgelegt gesichert sind,
wie bereits oben beschrieben wurde.
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Jedes
IR-Rampenmodul 2 ist so angeordnet, dass es durch einen
Strom betrieben wird, der über Kabel 24 oder
Kupferschienen 25 für
diese geleitet wird, und über
Sicherungen 20 verbunden ist.
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Jedes
IR-Rampenmodul 2 weist eine Öffnung für die Lieferung von Kühlluft 10 von
einem Versorgungsluftdurchgang, der zu der IR-Rampe 2 verläuft, an
den Bereich der Befestigungsenden der IR-Lampen auf, und die vorher
erwähnte
Luftversorgungsöffnung
kann bevorzugt mit einer Innenluftzirkulation in den IR-Modulen 2 verbunden
werden.
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Jedes
IR-Modul 2 weist eine hakenförmige Befestigung 23 für eine Gelenkanbringung
des IR-Moduls an einem seiner Enden, z. B. an eine Welle, auf, und
Führungsstifte 22 sind
an dem anderen Ende des IR-Moduls für eine Unterbringung eines
jeden in seinem eigenen Führungsloch
in der Rampe 9 untergebracht, und Schnellverbindungsvorrichtungen 22, 23 dieses
Typs sind an dem jeweiligen Ende 2A, 2B der IR-Module 2 untergebracht.
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Ein/e
einfache/r Handhabung, Aufbau und Funktion sind somit mithilfe der
Erfindung erreichbar.
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Die
Erfindung ist naturgemäß nicht
auf die oben stehend beschriebene und in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulichte Ausführungsform
beschränkt.
Abwandlungen sind möglich,
insbesondere in Bezug auf die Art der verschiedenen Komponententeile
oder durch die Verwendung einer gleichwertigen Technologie, ohne
von dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den Patentansprüchen beschrieben,
abzuweichen.