DE69817018T2 - Gerät zum aktiven stabilisieren einer bahn - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine aktive Vorrichtung zur Bahn-Stabilisierung.
  • Produkte des Typs von Bögen werden häufig in der Form einer kontinuierlichen Bahn hergestellt, die mit hoher Geschwindigkeit verschiedene Bearbeitungskomponenten durchläuft, die Trocknen, Beschichten oder andere Bearbeitungen der Bahn sein können. Durch diese Komponenten wird in Verbindung mit zusätzlichen Walzen eine Abstützung der Bahn bewirkt. Die Räume zwischen Abstützpunkten sind als "Draws" bekannt und können, falls erforderlich, recht groß sein (einige Meter (Yards)). Wenn die Bahnen in diesen "Draws" nicht abgestützt werden, dann können die Bahnen flattern, Wellen schlagen oder sich auf andere Weise relativ zu ihrer mittleren Bewegungsebene verlagern. Eine solche ungewollte Bewegung kann zu Rissen führen und kann auf andere Weise den korrekten Betrieb des gesamten Prozesses nachteilig beeinflussen, insbesondere bei sehr leichten Bahnen, wie zum Beispiel Gewebe und Kunststofffolie. Die Erfindung betrifft eine berührungslose Stabilisierung solcher Bahn-Bewegungen.
  • Die US-Patente Nr. 3,587,177 und 3,629,952 beschreiben eine Trockendüse und einen Bahn-Trockner, die eine Einrichtung zur Verfügung stellen, um die berührungslose Bewegung einer Bahn zu steuern, während sie gleichzeitig getrocknet wird. Das Trocknen wird unter Verwendung erhitzter Luft durchgeführt, aber die Steuerung der Bahn wird durch Einleiten einer Reihe von Luftstrahlen entlang der Breite der Bahn erreicht, die parallel zu deren Verfahrweg und benachbart zu einer flachen starren Fläche geblasen werden.
  • Die Wirkung dieser Luftstrahlen besteht darin, die Bahn nahe an die flache starre Fläche anzusaugen und sie in deren Nähe zu halten. Die parallelen Luftstrahlen werden mit Hilfe von Schlitzdüsen erzeugt, die relativ zu der Bahn mit einem Winkel ausgerichtet sind, um so unter Verwendung des "Coanda-Effekts" parallel entlang einer gekrümmten Fläche zu strömen. Die Strömungsmechanismen, die bei dieser Konstruktion zur Anwendung kommen, sind in "Airfoil Web Dryer Performance Characteristics" offenbart, Hagen et al., Proceedings of the 1984 TAPPI Coating Conference.
  • Das Basisprinzip, dass parallele Luftstrahlen, die unter Verwendung des Coanda-Effekts erzeugt werden, mit einer Bahn zusammenwirken können, wurde bei einer Anzahl von Bahn-Handhabungszwecken-Zwecken und verwandten Zwecken angewendet. Ein Beispiel von deren Verwendung als ein Bahn-Stabilisator ist das US-Patent Nr. 3,650,043, und als ein Bahn-Förderer ist es das US-Patent Nr. 3,705,676. Darstellungen zur Reinigung einer Bahn sind in den US-Patenten Nr. 5,466,298 und Nr. 5,577,294 offenbart. Anwendungen zum Einfädeln einer Bahn sind in den US-Patenten Nr. 3,999,696, Nr. 4,147,287, Nr. 4,186,860 und Nr. 4,726,502 offenbart.
  • Anwendungen bezüglich des Einfädelns einer Bahn betreffen lediglich schmale Bereiche der Bahn, wie zum Beispiel in das Einfädel-Ende, und ein Nicht-Kontakt der Bahn mit der Vorrichtung ist keine notwendige Aufgabe.
  • Das US 5,320,289 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die Reinigung von Bahnen bezieht sich im wesentlichen auf Hochgeschwindigkeitsluftstrahlen zur Entfernung von Schmutz gefolgt von Einrichtungen, die die geblasene Luft und den darin enthaltenen Schmutz sammeln und von der Bahn wegleiten, um dann geeignet entsorgt zu werden. Eine lokale Bahn-Stabilisierung, wie zum Beispiel für biegsame Kanten, kann mit passiven Vorrichtungen erreicht werden, und zwar unter Verwendung des Venturi-Effekts, der mit Randschichtluft arbeitet, die durch die Bahn selbst transportiert wird, wie in dem US-Patent Nr. 5,022,166 beschrieben. Diese Vorrichtungen erstrecken sich von den Bahnkanten um weniger als 30 cm (1 Fuß) nach innen.
  • Eine sehr gut geeignete Einrichtung zur Stabilisierung, die auf die gesamte Breite der Bahn anwendbar ist und von lediglich einer Seite wirkt, um einfaches Rückziehen zu erleichtern, ist die passive Vorrichtung in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/685,086. In diesem Fall wirkt der Stabilisator auf die Randschicht der Luft, die zusammen mit der Bahn getragen wird. Sie verwendet die Stromlinien-Eigenschaften einer Tragflächen-Form, um den gewünschten parallelen Luftstrom zwischen der Stabilisatorfläche und der Bahn zu erzeugen und um überschüssige Randschichtluft von der Bahn wegzuleiten. Sie verwendet außerdem spezielle Eigenschaften am hinteren Ende, um die Saugwirkung graduell zu unterbrechen, um ein Loslösen der Bahn zu ermöglichen, wenn sie den Stabilisator verlässt. Diese Vorrichtung ist kompakt und einfach, und es ist praktisch, viele von ihnen anzuwenden, um eine lange Bahn zu stabilisieren.
  • Da die Randschichtdicke eine Funktion der Distanz ist, die von einem vorhergehenden Hindernis an durchlaufen wird, kann der passive Stabilisator weniger wirksam sein, wenn er mit geringem Abstand auf eine andere Maschinenkomponente folgt. Diese Stabilisatoren können normalerweise ohne Reibung eine Windung aufnehmen, und zwar nur bei Bahnen mit sehr geringen Zugspannungen. Bei einigen Anwendungen ist ein begrenzter Bahn-Kontakt akzeptierbar. Da jedoch der Kontaktdruck und/oder dessen Dauer ansteigt, kann dieser Typ von Stabilisator eine gewisse Abnutzung bewirken und die Oberflächeneigenschaften der Bahn verändern. Bei Gewebemaschinen kann ein solcher Kontakt außerdem zur Erzeugung von Staub führen.
  • Bahnen, speziell aus Papier, sind bezüglich der Formation oder des Feuchtigkeitsgehalts nicht perfekt homogen. Sie haben häufig Wellen in Maschinenrichtung oder lokale Gebiete, in denen Bereiche des Bogens außerhalb der mittleren Bewegungsebene verlaufen. Dies ist besonders wahrscheinlich bei leichten Papieren in langen "Draws", wo der Bogen keine Quermaschinen-Begrenzung hat. Wenn ein nachfolgendes Aufrollen durchgeführt wird, können diese sich außerhalb der Ebene befindlichen Gebiete zu dauerhaften Falten führen, wodurch die Qualität des Endprodukts negativ beeinflusst wird. Gekrümmte Walzen werden häufig verwendet, um die Bahn aufzueweitem und um dadurch deren Flachheit zu unterstützen, jedoch werden berührungslose Vorrichtungen benötigt, um dies zu erreichen.
  • Die Erfindung stellt einen aktiven Bahn-Stabilisator gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
  • Folglich kann die Erfindung eine angetriebene berührungslose Bahn-Stabilisierungsvorrichtung zur Verfügung stellen, die an einer Seite der Bahn positioniert ist, quer zu der Maschine über die gesamte Breite der Bahn angeordnet ist, in der Lage ist, wesentlichen Windungswinkel aufzunehmen, ohne Verlust an Effektivität unmittelbar anschließend an andere Maschinenkomponenten angeordnet werden kann, in mehreren Einheiten eng beabstandet in Maschinenrichtung anwendbar ist, und die eine berührungslose Funktion zum Aufweiten der Bahn zur Verfügung stellt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch die Erfindung ein Bahn-Stabilisator mit einer quer zur Maschine verlaufenden Leitung zur Verfügung gestellt, die eine Arbeitsfläche hat, die sich in der Nähe von dem Pfad der Bahn befindet und deren Längsabmessung im rechten Winkel zur Richtung der Bahn-Bewegung verläuft. Bei diesem prinzipiellen Ausführungsbeispiel hat der Querschnitt des Bahn-Stabilisators die Gestalt einer Tragfläche, wobei die vordere Kante davon eine Schlitzdüse aufweist, die eine Luftströmung um eine gekrümmte Fläche und entlang der unteren Fläche der Tragfläche leitet, die dann entlang einer Erweiterung dieser Fläche zu einem perforierten hinteren Ende weiterläuft, das weg von dem Pfad der Bewegung der Bahn mit einem Winkel geneigt ist. Innerhalb der Leitung sind perforierte Ablenkplatten vorgesehen, um eine Gleichförmigkeit der quer zur Maschine verlaufenden Strömung zu bewirken. Die ganze Baugruppe ist an einem Maschinenrahmen montiert und mit einer geeigneten Druckluftquelle und einer Verbindungsleitung versehen.
  • Die Schlitz-Hochgeschwindigkeitsluftströmung, die aus der Düse austritt, strömt zwischen der Stabilisator-Fläche und der Bahn in der gleichen Richtung wie die Bahn-Bewegung und mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit. Dadurch wird eine stärkere Saugwirkung erzeugt, um die Bahn in Richtung auf den Stabilisator zu ziehen, als dies mit passiven Randschichtvorrichtungen erreicht werden kann. Außerdem kann die kraftvolle Luftströmung in geringer Nähe einen größeren positiven Druck aufbringen, um einen Kontakt zu verhindern, wenn die Bahn einen Windungswinkel bezüglich des Stabilisators hat. Die Randschichtluft, die sich zusammen mit der Bahn bewegt, ist teilweise in der Luftströmung enthalten, und der Überschuss strömt über die Rückseite des Tragflächen-Querschnitts herum, um wieder mit dem Abwärtsstrom der Bahn des Stabilisators zusammenzutreffen.
  • Eine Aufweitung der Bahn kann unter Verwendung von einem Kamm erreicht werden, der innerhalb der Strömungsbaugruppe montiert ist und eine inkrementale Angulation auf die Luftströmung bezüglich der Maschinenrichtung aufbringt. Das Ausmaß dieser Angulation und die Teilungsbreite von dem Kamm können mit der Position in Querrichtung der Maschine variieren, um so ein gewünschtes Ausmaß und Verteilung der Wirkung des Aufweitens zu erreichen.
  • Diese Tandem-Anordnungen mit geringem Abstand bei einigen Stabilisatoren, wobei alle von deren hintere Enden bis auf ein Ende ein gekrümmtes Ende anstelle eines perforierten, geneigten Endes beinhalten, wird verwendet, um das Loslösen der Bahn zu erleichtern. Durch diese Maßnahme wird ein Teil des Luftstroms mit Hilfe des Coanda-Effekts zwischen aufeinanderfolgenden Stabilisator-Einheiten extrahiert. Bei Anwendungen, bei denen die abgegebene Luft nicht lokal verteilt werden kann, kann sie an dem Stabilisator mit einem geeigneten Auslassverteiler gesammelt, abgeleitet und entfernt ausgegeben werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand lediglich eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
  • 1 eine Querschnittsansicht von einer beispielhaften Ausführung von einem aktiven Tragflächen-Bahn-Stabilisator gemäß der Erfindung ist;
  • 2 eine Draufsicht des Bahn-Stabilisators aus 1 ist, in der ein Perforationsmuster in der Erweiterungsplatte gezeigt ist;
  • 3A und 3B seitliche Darstellungen sind, die die Strömungsmechanismen des aktiven Bahn-Stabilisators aus 1 zeigen;
  • 4A und 4B Querschnittsansichten sind, die die Kamm-Einrichtungen zeigen;
  • 4C eine vergrößerte Ansicht von dem eingekreisten Gebiet C aus 4A ist;
  • 5A eine Seitenansicht von der Konfiguration von einem Kamm zum Auf weiten ist;
  • 5B und 5C vergrößerte Ansichten der eingekreisten Gebiete B und C aus 5A sind; und
  • 6 eine Seitenansicht von Bahn-Stabilisatoren ist, die im Tandembetrieb betrieben werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Kasten-ähnlichen Konfigurationen des Leitungsbereichs in Querrichtung der Maschin (gezeigt in
  • 4A, 4B und 6) von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sind.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht von einer beispielhaften Ausführung von einem aktiven Tragflächen-Bahn-Stabilisator 100 gemäß der Erfindung. Der Bahn-Stabilisator 100 ist in der Nähe einer sich bewegenden Bahn 102 angeordnet, die sich in der Richtung bewegt, die durch den Pfeil bezeichnet ist. Die Tragflächen-Form beinhaltet eine Arbeitsfläche 104, eine gekrümmte Fläche 106, einen vorderen Endradius 108 und eine einstellbare Schlitzdüsenbaugruppe 110.
  • Eine Quermaschinen-Leitung 114 und eine damit in Beziehung stehende Kammer 116 bilden eine innere Leitung 115, die parallel zu dem Bewegungspfad der Bahn angeordnet ist und deren Längsabmessung senkrecht zur Richtung des Bewegungspfades der Bahn verläuft. Eine innere perforierte Platte bzw. ein Blech 112 begrenzt zusammen mit der gekrümmten Fläche 106 und der Arbeitsfläche 104 die Quermaschinen-Leitung 114, aus der über Löcher 118 in dem perforierten Blech 112 Druckluft in die Kammer 116 geleitet wird. Das Blech bewirkt eine Gleichförmigkeit der Quermaschinen-Luftströmung. Die Kammer 116 wiederum speist die Düsenbaugruppe durch Löcher 120 in einer vorderen Fläche 122 der Tragfläche.
  • Die Größe und der Abstand der Löcher 118 und 120 sind dazu ausgestaltet, um den Druckabfall zu bewirken, der erforderlich ist, um die Gleichförmigkeit der Luftströmung zu erreichen, und zwar unter Verwendung herkömmlicher Verteilerkonstruktionstechniken. Die Schrauben 124 ermöglichen es, dass der Schlitzdüsenbereich 110 so eingestellt werden kann, dass die Größe der Schlitzöffnungen 126 einen gewünschten Wert hat. Die Schlitze liegen üblicherweise in dem Bereich von 0,25 mm bis 0,76 mm (0,010 bis 0,030 Zoll).
  • Die Arbeitsfläche 104 hat eine Erweiterung 128 über das hintere Ende eines Tragflächenbereichs 130 hinaus, die an einer Erweiterungsklappe 132 endet. Die Erweiterungsklappe ist mit einem Winkel relativ zu der Arbeitsfläche 128 angeordnet. Das wirksame Gebiet dieser Klappe ist entlang ihrer Länge durch eine Reihe von konisch zulaufenden Schlitzen 200 graduell reduziert, wie in 2 gezeigt.
  • 2 ist eine Draufsicht auf den Bahn-Stabilisator 100, in der ein Perforationsmuster von konisch zulaufenden Schlitzen 200 in der Erweiterungsklappe 132 gezeigt ist. Da der Klappenwinkel klein ist, normalerweise kleiner als 15°, strömt die Luftströmung auf der Klappe 132 weiter, und zwar ohne eine scharfe Unterbrechung weg von der Fläche. Durch Wirkung des Bernoulli-Effekts wird ein geringer Druck erzeugt, der dann Luft durch die konisch zulaufenden Schlitze 200 in der Klappenfläche ansaugt, wodurch eine Übergangszone für das sanfte Loslösen der Bahn von der Steuerung durch den Bahn-Stabilisator bewirkt wird. Unter einigen Umständen (geringe Geschwindigkeit, sehr poröse Bahnen, etc.), kann der Vorteil der konisch zulaufenden Löcher wegfallen, und sie können weggelassen werden.
  • Die hintere Kante 134 der Erweiterungsklappe 132 ist mit etwa 90° relativ zum Rest der Klappe gebildet. Dieser geformte Abschnitt bewirkt eine wesentliche mechanische Stabilität und Steifigkeit der Klappe. Die Struktur 140 bezeichnet einen Mechanismus, mit Hilfe dessen der Stabilisator an verschiedenen Punkten quer zum Rahmen der Maschine montiert ist. Die Schlitzdüse richtet die Luftströmung um die gekrümmte Fläche mit Hilfe des Coanda-Effekts, dann entlang der unteren Fläche der Tragfläche, und dann weiter entlang der Erweiterung dieser Fläche bis zu dem perforierten hinteren Ende, das mit einem Winkel weg von dem Bewegungspfad der Bahn geneigt ist. Die gesamte Baugruppe ist an dem Maschinenrahmen montiert und mit einer geeigneten Druckluftquelle und mit Anschlussleitungen versehen, wie im Stand der Technik bekannt.
  • Der Schlitz-Hochgeschwindigkeitsluftstrom, der von der Schlitzdüse ausgegeben wird, strömt zwischen der Stabilisator- Fläche und der Bahn in der gleichen Richtung wie die Bahn auf ihrem Bewegungspfad, aber mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit. Dadurch wird eine stärkere Saugwirkung erzeugt, um die Bahn in Richtung auf den Stabilisator zu ziehen, als dies mit passiven Randschichtenvorrichtungen erreicht werden kann. In geringer Nähe kann durch die erzwungene Strömung außerdem ein größerer positiver Druck aufgebracht werden, um einen Kontakt zu verhindern, wenn die Bahn einen Windungswinkel bezüglich des Stabilisators hat. Randschichtluft, die sich zusammen mit der Bahn bewegt, ist teilweise in dem Saugstrom enthalten, und der Überschuss strömt über die Rückseite des Tragflächen-Querschnitts, um sich mit dem Abwärtsstrom der Bahn des Stabilisators wieder zu vereinen.
  • 3A und 3B sind seitliche Darstellungen, die den Strömungsmechanismus des aktiven Bahn-Stabilisators 100 zeigen. In 3A tritt ein Hochgeschwindigkeitsluftstrom 300 aus der Schlitzöffnung 126 aus. Das gleichförmige Geschwindigkeitsprofil der Luft ist gezeigt, und zwar unter der Figur. Wenn die Luftströmung versucht, sich von der Tragflächen-Oberfläche 302 zu lösen, wenn sich die Fläche davon wegkrümmt, sinkt der lokale statische Druck, und der Umgebungsdruck drückt den Luftstrom zurück gegen die Fläche. Dies setzt sich um die gesamte Kurve fort und ist der Mechanismus nach dem Coanda-Effekt.
  • An der äußeren Fläche der Strömung wird lokale Umgebungsluft mitgerissen und durch die Luftströmung aus der allgemeinen Umgebung weggerissen, bewegt sich dann, wie bei 304, um den vakanten Raum zu füllen. Auf diese Weise nimmt die Dicke des Luftströmung zu, wie bei 306, wenn sie Umgebungsluft mitreißt, und, wie in dem zweiten Geschwindigkeitsdiagramm unter der Figur gezeigt, das Geschwindigkeitsprofil entwickelt die typische Kontur einer Wand-Luftströmung. Entlang der Arbeitsfläche der Tragfläche setzt sich diese Wirkung fort, wobei die Luftströmung zunehmend dicker wird. Die Energie, um die Umgebungsluft zu beschleunigen, stammt von der ursprünglichen Luftströmung, so dass diese langsamer wird, aber nahe der Wand verbleibt die Hochgeschwindigkeitszone über eine beträchtliche Distanz.
  • Wenn eine bewegliche Barriere, wie zum Beispiel eine Papierbahn 310, in die der Strömung gebracht wird, wie in 3B gezeigt, drückt die Strömung schnell die Luft 312 zwischen sich und der Bahn heraus. Jedoch ist die Umgebungsluft daran gehindert, und zwar durch die Bahn selbst, einzuströmen, um den Hohlraum zu füllen. Als Antwort auf den resultierenden Druckabfall unter den Umgebungsdruck wird die Bahn in Richtung auf die Fläche der Strömung gedrückt. In diesem Fall wächst die Strömung durch das Mitreißen von Luft sehr viel geringer und behält einen gleichmäßigeres Geschwindigkeitsprofil. Durch die Reibung an der Stabilisator-Oberfläche 104 und der Papierbahn wird die Luftströmung verlangsamt, um eine Kontinuität der Strömung beizubehalten, dann wird sie dicker, wodurch ein leicht divergierender Strömungsdurchgang 314 geschaffen wird. Wenn die Bahn versucht, sich weiter in Richtung auf die Stabilisator-Fläche 104 zu bewegen, was mit einer Einengung der Strömung verbunden ist, dann wird der statische Druck lokal sofort positiv und drückt die Bahn wieder weg. Umgekehrt, wenn die Bahn versucht, sich weiter wegzubewegen, erzeugt sie einen Leerraum und wird zurückgesaugt. Statistische Experimente zeigen, dass die Saugwirkung recht stark und die Strömungsstabilität bei geringer Zugspannung (weniger als 0,35 N/cm (0,2 pli)) für Stabilisatoren beibehalten wird, die wenigstens eine Länge von 45,7 cm (18 Zoll) haben.
  • Wenn sich die Bahn gemeinsam mit der Strömung bewegt, wird der Stabilisierungseffekt durch eine Randschicht 316 verstärkt, die sich mit der Bahn bewegt. Wenn sich diese Luft dem führenden Ende des Stabilisators nähert, dann wird ein Teil davon in dem konvergierenden Durchgang 318 zwischen der Tragfläche und der Bahn beschleunigt, wodurch ein Abfall des statischen Drucks und eine entsprechende Saugwirkung erzeugt wird. Der Rest der Randschicht 320 wird um die andere Seite des Stabilisators herum verteilt.
  • Ein Aufweiten der Bahn wird unter Verwendung von einem Kamm erreicht, der innerhalb der Düsenbaugruppe montiert ist und der eine inkrementale Angulation auf die Luftströmung bezüglich der Maschinenrichtung aufbringt. Das Ausmaß dieser Angulation und die Schlitzteilung von dem Kamm können bezüglich der Position in Querrichtung der Maschine variieren, um das gewünschte Ausmaß und Verteilung der Wirkung des Aufweitens zu erhalten.
  • 4A zeigt das Merkmal des Aufweitens der Bahn, das in dem eingekreisten Gebiet C und in der zugehörigen vergrößerten Ansicht der Düsenbaugruppe aus 4C gezeigt ist. Ein Kamm 420 befindet sich in der Düsenbaugruppe 402. Der Kamm ist in abgewinkelte Kammern 422 unterteilt, die jeweils eine Luftzufuhr aus einer der Öffnungen 406 erhalten. Der Kamm 420 ist im größeren Detail unter Bezugnahme auf 5A5C gezeigt. Die Kammern beginnen an der Kante der Löcher 421 und verlaufen durch den konvergierenden Teil der Düse zu dem Ausgang 419. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der Herstellung können sich die Kämme lediglich an dem Anfang des konvergierenden Bereichs der Düse erstrecken. Experimente haben jedoch gezeigt, dass die Wirkung des Aufweitens wesentlich abgeschwächt werden kann, wenn sie unbehindert durch den konvergierenden Bereich strömt. Daher besteht das Merkmal des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Kamms zum Aufweiten darin, dass sich die abgewinkelten Kammern zum Düsenausgang erstrecken.
  • Unter Bezugnahme auf 5A hat das dargestellte Ausführungsbeispiel Schlitze, die zunehmend von dem mittleren Bereich der Bahn zu den Kanten hin abgewinkelt sind. Details der Angulation und der Teilung der Kamm-Schlitze variieren mit dem speziellen Ausmaß und dem Profil der gewünschten Aufweitung. 5A und 5C sind vergrößerte Ansichten von Bereichen von dem Kamm, die in 5A als Gebiete B bzw. C eingekreist sind.
  • Wenn eine Bahn 401 einen Windung macht, dann besteht eine einfache Beziehung zwischen der Zugspannung und dem Radius der Windung bezüglich des Drucks, der erforderlich ist, um die Zugspannungskräfte auszugleichen. Die Beziehung ist so, dass Druck = Zugspannung/Radius. Für eine Zugspannung von 0,88 N/cm (0,5 pli) und für einen Windungsradius von 2,5 cm (1 Zoll) beträgt der erforderliche Stützdruck 3,44 KPa (0,5 psi) oder etwa 35,6 cm (14 ins) w. g. Dies entspricht einem Stagnationsdruck für eine Strömungsgeschwindigkeit von 76,2 m/s (15.000 fpm). Bei einem Zugspannungspegel von 0,35 N/cm (0,2 pli) beträgt der Stützdruck etwa 14 cm (5,5 ins) w. g., und die entsprechende Geschwindigkeit beträgt 48,3 m/s (9.500 fpm). Da dieser Stützdruck durch einen Teil des Düsengeschwindigkeitsdrucks bereitgestellt werden muss, wenn ein Kontakt vermieden werden soll, dann erfordern auch diese geringen Zugwerte Windungsradien von 3,8–7,6 cm (1,5–3 Zoll), um diese Strömungsgeschwindigkeiten auf geeigneten Werten zu halten.
  • 4B zeigt eine mögliche Abwandlung dieses Typs von Konfiguration, um einen größeren Coanda-Radius zur Handhabung einer Bahn-Windung zu ermöglichen. In diesem Beispiel wird eine geordnete Endfläche 440 von einem Bahn-Stabilisator 430 als ein zweiter Gegenstand gewählt.
  • Wenn zwei dieser aktiven Stabilisatoren gemeinsam betrieben werden, und zwar in geringer Nähe, dann muss die Handhabung des hinteren Endes des stromabwärts gelegenen Stabilisators verschieden sein von einer alleinstehenden Einheit. 6 ist eine Seitenansicht der Bahn-Stabilisatoren 600, 602, die mit einer durchlaufenden Bahn 604 gemeinsam arbeiten. Die beiden gezeigten Stabilisatoren sind von dem Typ, wie er unter Bezugnahme auf 4A beschrieben wurde, wobei der stromabwärts gelegene Stabilisator 602 identisch zu dem stromaufwärts gelegenen Stabilisator 600 ist.
  • Der stromaufwärts gelegene Stabilisator 600 endet mit der aktiven Fläche, die von der Bahn mit einem Winkel von etwa 90° mit einem Radius von etwa 2,5 cm (1 Zoll) wie bei 606 weggebogen ist. Dieser Radius bewirkt, dass ein Teil der Strömung von dem stromaufwärts gerichteten Stabilisator von dem Bewegungspfad der Bahn extrahiert wird, wobei der Rest weiterströmt und durch die Schlitzdüse des stromabwärts gelegenen Stabilisators mitgerissen wird. Ohne diese alternative Bearbeitung des hinteren Endes kann die Strömung, die die stromaufwärts gelegene Einheit verlässt, die primäre Strömung von der stromabwärts gelegenen Einheit überschwemmen und deren Möglichkeit deaktivieren, den negativen Druck zu erzeugen, der erforderlich ist, um die Bahn anzuziehen. Ausgegebene Luft, die den Auslassdurchgang 608 verlässt, verteilt sich in die Umgebung oder kann gesammelt und abgeleitet werden, abhängig von den bestimmten Anforderungen einer gegebenen Installation.
  • Geschwindigkeiten aus den Schlitzdüsen müssen allgemein wesentlich höher sein als die Bahngeschwindigkeit. Werte in dem Bereich von 61 m/s bis 137 m/s (12.000 bis 27.000 fpm) sind normal. Bei Tandem-Anordnungen kann jede Einheit eine andere Geschwindigkeit haben, abhängig von den Anforderungen der speziellen Anwendung. Die Geschwindigkeiten sollten hoch genug sein, um eine ausreichende Bahn-Stabilisierung für eine Bahn von einem bestimmten Typ, Gewicht, Geschwindigkeit und Zugspannung zu erreichen. Die Wirksamkeit des Aufweitens der Bahn wird durch hohe Geschwindigkeiten verbessert.
  • Die vorstehende Beschreibung hat den Zweck, die Erfindung darzustellen und nicht um sie zu beschränken. Folglich sind Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die für den Fachmann offensichtlich sind, vom Schutzbereich der Erfindung erfasst, der lediglich durch die beigefügten Patentansprüche beschränkt ist.

Claims (17)

  1. Aktiver Bahn-Stabilisator (100), mit: einer Struktur mit einer führenden Kante und mit einer Arbeitsfläche (104), die mit einem führenden Endradius (108) verbunden ist, wobei sich die Arbeitsfläche (104) in der Nähe einer durchlaufenden Bahn (102) befindet; einer internen Druckluftleitung (114, 116), die entlang der Arbeitsfläche (104) senkrecht zur durchlaufenden Bahn (102) verläuft; einer Luftdüse (110), die an der führenden Kante und in Fluid-Kommunikation mit der Luftleitung (116) vorgesehen ist, wobei die Düse (110) eine Luftströmung um den führenden Endradius (108) herum und entlang der Arbeitsfläche (104) richtet; gekennzeichnet durch: eine gekrümmte Fläche (106), durch die die Rückseite der Struktur gebildet ist, so dass die Luftleitung (114, 116) durch die gekrümmte Fläche (106) und die Arbeitsfläche (104) begrenzt ist.
  2. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 1, außerdem mit: einem Kamm, der mit der Düse in Beziehung steht, um die Aufweitung der Bahn zu unterstützen.
  3. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 2, bei dem der Kamm eine zusätzliche Winkelbildung der Luftströmung bewirkt.
  4. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 2 oder 3, außerdem mit einer Einrichtung, um die Winkelbildung und die Schlitz-Teilung von dem Kamm zu verändern.
  5. Bahn-Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Luftdüse eine Schlitzdüse umfasst.
  6. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 5, bei dem die Schlitzdüse zwischen der Arbeitsfläche und der durchlaufenden Bahn einen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Bahnbewegung erzeugt.
  7. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 6, bei dem der Luftstrom eine höhere Geschwindigkeit als die durchlaufende Bahn hat.
  8. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Luftstrom eine Saugwirkung erzeugt, um die durchlaufende Bahn in Richtung auf die Arbeitsfläche zu ziehen.
  9. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem der Luftstrom einen positiven Druck erzeugt, um einen Kontakt mit der durchlaufenden Bahn zu verhindern.
  10. Bahn-Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit einer erweiterten Fläche, die sich von der Arbeitsfläche erstreckt.
  11. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 10, bei dem die erweiterte Fläche ein hinteres Ende aufweist, das weg von der vorbeilaufenden Bahn abgewinkelt ist.
  12. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 11, bei dem das hintere Ende perforiert ist.
  13. Bahn-Stabilisator nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das hintere Ende einen Endbereich aufweist, der relativ zu dem hinteren Ende mit etwa 90° abgewinkelt ist.
  14. Bahn-Stabilisator nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die erweiterte Fläche eine zweite gekrümmte Fläche aufweist, die weg von der durchlaufenden Bahn gekrümmt ist.
  15. Bahn-Stabilisator nach einem der Ansprüche 11 bis 14, außerdem mit einer Einrichtung zum Extrahieren von Bereichen von einem Luftstrom zwischen dem hinteren Ende und einem stromabwärts angeordneten Tandem-Bahn-Stabilisator.
  16. Bahn-Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Struktur eine Tragfläche aufweist.
  17. Bahn-Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Luftleitung eine erste und eine zweite Kammer aufweist, die durch eine perforierte Platte getrennt sind.
DE69817018T 1997-12-11 1998-12-04 Gerät zum aktiven stabilisieren einer bahn Expired - Lifetime DE69817018T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/988,917 US5970627A (en) 1997-12-11 1997-12-11 Active web stabilization apparatus
US988917P 1997-12-11
PCT/US1998/025852 WO1999029603A1 (en) 1997-12-11 1998-12-04 Active web stabilization apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69817018D1 DE69817018D1 (de) 2003-09-11
DE69817018T2 true DE69817018T2 (de) 2004-06-09

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ID=25534601

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