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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung handelt davon, wie
man das Flattern einer Papierbahn oder einer ähnlichen kontinuierlichen Lage
von irgendeinem vergleichbarem Material, das entlang eines vorbestimmten
Weges in eine vorbestimmte Richtung läuft, unterdrückt. Genauer
betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
von Bahnflattern, die den Coanda-Effekt, das bekannte Phänomen der
Fluiddynamik, auch bekannt als Wandhaftung, ausnutzt.
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Es wird davon ausgegangen, dass die
vorliegende Erfindung von enormem Nutzen ist, wenn sie auf eine
Steuerung von Bahnflattern während
des Spleißens
von Bahnen in einer Walzendruckpresse mit Bahnzufuhr angewandt wird,
da die gerade bedruckte Bahn während
des Spleißens
an eine neue Bahnwalze nach der üblichen
Praxis in der Druckindustrie besonders anfällig für Flattern ist. Es ist jedoch
nicht erwünscht,
dass die Erfindung auf diese besondere Anwendung beschränkt wird,
da sie zweifellos an eine Vielfalt von anderen Anwendungen angepasst
werden kann, die Maschinen einschließen können, die mit laufenden Bahnen
oder ähnlichen kontinuierlichen
Lagen irgendeines relativ biegsamen Materials im Allgemeinen zu
tun haben.
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Es wurden mehrere praktikable Vorschläge zum Steuern
des Flatterns von laufenden Bahnen in der Technik gemacht. Gemäß einem
derartigen bekannten Vorschlag, dem japanischen Patent Nr. 2.552.595,
ist ein Paar von sich gegenüberliegenden parallelen
Wänden
an entgegengesetzten Seiten eines Bahnwegs vorgesehen. Gegebenenfalls
sind Öffnungen
in den Wänden
zum Einführen
von Luftstrahlen in ihren Zwischenraum ausgebildet, wobei die Luftstrahlen
senkrecht zur laufenden Bahn ausgerichtet sind, obwohl die Art dieser
Strahlen nebensächlich
sein soll.
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Dieses erste bekannte Verfahren des
Dämpfens
des Bahnflatterns basiert auf den durch die laufende Bahn selbst
erzeugten Luftströmen.
Da Umgebungsluft mitgerissen und in die Zwischenräume zwischen
der Bahn und den entgegengesetzten Wandflächen gezogen wird, bauen sich
die Luftdrücke
auf und heben sich auf beiden Seiten der Bahn auf, wobei sie das
Flattern der Bahn verhindern, welches ansonsten bei den geringsten
Schwankungen der Bahnspannung auftritt. Die Fluiddrücke auf
beiden Seiten der Bahn erhöhen
sich weiter mit der Einführung
von Strahlen aus den Wandöffnungen,
was die Bahnschwingung sogar noch zuverlässiger dämpft. Somit wird die Bahn,
mit oder ohne Verwendung der zusätzlichen
Luftstrahlen, rein fluiddynamisch am Flattern gehindert, ohne dass
sie irgendwelche festen oder mobilen Teile berührt.
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Die Schwierigkeiten, die sich aus
der Notwendigkeit des Vorsehens von Wänden auf beiden Seiten des
Bahnwegs ergeben, mindern die Stärke des
ersten Verfahrens des Stands der Technik. Für die Wände werden Mittel zum Stützen benötigt, und die
resultierende Einrichtung wird noch sperriger, wenn Mittel zum Einführen von
Luftstrahlen durch beide Wände
in den Zwischenraum zwischen diesen vorgesehen werden. Die Notwendigkeit
der Wände auf
beiden Seiten des Bahnwegs erweist sich als ein wesentlicher Nachteil,
wenn die Vorrichtung zur Unterdrückung
eines Bahnflatterns während
des Bahnspleißens
verwendet werden soll. An der Zufuhrwalzenstation einer Walzendruckpresse
mit Bahnzufuhr ist zum Beispiel der Zwischenraum für eine Wandanbringung
während
des Spleißens
nur auf einer Seite der Bahn verfügbar, während die andere Seite von
einer neuen Walze belegt ist, gegen die die momentan bedruckte Bahn
zum Spleißen
gedrückt
werden muss. Diese Vorrichtung des Stands der Technik ist daher
für diesen
Zweck nicht anwendbar.
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Das ungeprüfte japanische Gebrauchsmuster
mit der Veröffentlichungsnummer
58-83346 lehrt die Verwendung einer Hohlstruktur zum Fördern von ultradünnem Bahnmaterial
durch diese. Am stromaufwärtigen
Ende dieser Hohlstruktur sind Düsen zum
Erzeugen von zwei Luftströmen
im oberen und im unteren Teil des Inneren vorgesehen, wobei der obere
Strom eine höhere Geschwindigkeit
aufweist als der untere. Ultradünnes
Lagenmaterial wird pneumatisch die Hohlstruktur hinunter transportiert,
wobei es stets durch den Druckunterschied schwebt, der durch den
Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten der Luftströme auf seiner
oberen und unteren Seite bewirkt wird.
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Dieses pneumatische Transportsystem
des Stands der Technik ist gut berechnet, so dass das ultradünne Lagenmaterial
gerade gehalten wird, während
es durch die Hohlstruktur wandert. Es wurde jedoch nicht berücksichtigt,
wie man verhindert, dass das Material flattert. Schon allein aus
diesem Grund ist das System zur Flattersteuerung von laufenden Bahnen
ungeeignet, aber vor allem auch deswegen, weil seine mechanische
Konstruktion seine Verwendung zu diesem Zweck während des Bahnspleißens aus
den gleichen Gründen
hemmt, wie sie im Zusammenhang mit dem zuerst beschriebenen Stand
der Technik ausgeführt
wurden.
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Das Dokument DE-A-43 34 468 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren einer laufenden
Bahn, aufweisend einen Düsenaufbau, der
zumindest teilweise von einer planaren Wand umgeben ist. Der Düsenaufbau
ist derart in der Nähe der
Bahn angeordnet, dass die planare Wand der laufenden Bahn gegenüberliegt.
Der Düsenaufbau,
der mehrere Düsen
aufweist, ist mit einer Glaseinrichtung verbunden, um einen Luftfluss
von den Düsen zu
erzeugen, wobei die Luft entlang der planaren Wand sowohl in Laufrichtung
der Bahn als auch in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist.
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Das Dokument DE-A-29 11 685 offenbart
einen Blasförderkasten
zum schwebenden Führen
eines geförderten
Materialstreifens. Der Blasförderkasten
weist eine schlitzförmige
Düse mit
mindestens einer Öffnung
zum Ausblasen eines Antriebsmediums aus dieser und eine an die schlitzförmige Düse angrenzende
Führungsfläche zum
Führen
und Leiten des durch die Düse
ausgeblasenen Mediums auf. Die Führungsfläche weist
einen an die Düse
angrenzenden, im wesentlichen ebenen Bereich und einen gebogenen
Bereich auf, der an einem Winkel relativ zu dem ebenen Bereich auf
einer Seite gegenüber
der Düse
angeordnet ist, um damit eine Biegung zu definieren. Im Gebrauch
ist eine Vielzahl von Blaskästen auf
beiden Seiten der laufenden Bahn derart angeordnet, dass der ebene
Bereich der Führungsflächen der
jeweiligen Seite der laufenden Bahn gegenüberliegt.
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Das Dokument FR-A-2 438 612 offenbart
einen verlängerten
und im Allgemeinen rohrförmigen Luftstab,
der zur Positionierung nahe angrenzend an eine laufende Bahn zum
Stützen
der Bahn auf einem Druckluftkissen geeignet ist. Der Luftstab umfasst quer
positionierte Schlitzeinrichtungen zum Ausblasen von Luft quer zur
Bahn, durch die Druckluft gegen die Bahn gerichtet wird, um die
Bahn zu stützen.
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Das Dokument WO-A-98/03418 offenbart eine
Einrichtung und ein Verfahren zum Stabilisieren und Richtungsändern einer
Bahn, die sich auf einem Bahnweg zwischen Bahnbedienungseinrichtungen bewegt.
Die Vorrichtung umfasst eine Tragfläche mit einem wulstigen vorderen
Ende, das sich zu einem verengten hinteren Ende verschmälert, wobei
die Tragfläche
erste und zweite sich entgegengesetzt gegenüberliegende Oberflächen aufweist.
Die Tragfläche
ist in der Nähe
der sich bewegenden Bahn angeordnet, so dass die sich bewegende
Bahn entlang der Tragfläche
geführt
wird. Die Bewegung der Bahn führt
zu einer induzierten Bewegung der Luft angrenzend an und auf beiden
Seiten der Bahn. Diese Grenzschichtluft geht in die gleiche Richtung
wie die Bahn mit einer Geschwindigkeit ähnlich derjenigen der Bahn.
Durch Eintauchen des spezifisch gestalteten Tragflächenstabilisators
in diese Grenzschicht wird die Bahn zu seiner angrenzenden Oberfläche gezogen
und in ihrer Nähe
gehalten, und der Bahnweg kann wiederum durch Ändern der Ausrichtung des Stabilisators
geändert
werden. Die nicht kraftbetriebenen Tragflächen können zum Stabilisieren der Bahn,
bevor sie physikalisch das nächste
Maschinenelement berührt,
sowie für
winklige Änderungen der
Bahnwegrichtung eingesetzt werden. Eine ähnliche Einrichtung ist in
dem Dokument EP-A-0 744 366 (D2) offenbart. Ein ortsfester Schiebestab
zum Führen
einer Papier- oder Kartonbahn verläuft über die gesamte Bahnbreite.
Im Querschnitt gesehen hat der Schiebestab eine konvexe, gerundete
Oberfläche. Aufgrund
einer relativ hohen Laufgeschwindigkeit der Bahn bildet sich ein
aerodynamischer Schwebekeil zwischen dem Schiebestab und der Bahn.
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Das japanische Gebrauchsmuster Nr. 2.503.149
ist ausdrücklich
so gestaltet, dass es das Bahnflattern während des Bahnspleißens dämpft. Zu diesem
Zweck werden Ablenkplatten zum Dämpfen des
Flatterns der Bahn eingesetzt, die nahe der neuen Bahnwalze läuft, an
die die alte Bahn gespleißt werden
soll. Die Ablenkplatten, die strategisch entlang des Weges der alten
Bahn und an ihrer Seite gegenüber
derjenigen, wo die neue Bahnwalze liegt, positioniert sind, sollen
verhindern, dass die alte Bahn flattert, was durch den Luftstrom
bewirkt wird, der entlang der Oberfläche der neuen Bahnwalze induziert
wird, da letztere mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben
wird wie die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn.
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Ein Einwand gegen diese dritte Einrichtung des
Stands der Technik besteht darin, dass die laufende alte Bahn dazu
neigt, wegen des durch ihre Drehung bewirkten äußerst schnellen Luftstroms
zu der neuen Bahnwalze gezogen zu werden, wobei die Ablenkplatten
nur auf der anderen Seite der laufenden Bahn positioniert sind.
Die alte Bahn wurde nicht nur gezogen, sondern sie kam tatsächlich mit
der neuen Bahnwalze in Kontakt und klebte schlimmstenfalls an dem
klebenden Rand der neuen Bahn und riss oder brach deswegen selber.
Wenn sie nicht völlig
an dem klebenden Rand der neuen Bahn klebte, verlor die alte Bahn
wegen einer forcierten Berührung oder
eines forcierten Reibens häufig
an Haftfähigkeit, was
möglicherweise
zu einem Versagen des Spleißens
oder einem unkorrekten Spleißen
führt.
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Ein zusätzlicher Nachteil besteht darin,
dass die Bahn in gleitender Berührung
mit den Ablenkplatten laufen muss. Häufig wurde die Oberfläche der Bahn
beschädigt,
wodurch es unmöglich
wurde, diese korrekt zu bedrucken, und die Qualität des Drucks verschlechtert
wurde.
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Das Dokument DE-A-38 15 277 offenbart eine
Vorrichtung zum Bahnspleißen
zum Spleißen
einer ersten Bahn, die von einer ersten Walze abgewickelt wird,
an eine zweite Bahn, die von einer zweiten Walze abgewickelt wird.
Die Vorrichtung zum Spleißen
von Bahnen weist eine Einrichtung zum Dämpfen des Flatterns der ersten
Bahn auf, die Sog erzeugende Mittel, wie zum Beispiel einen Saugkasten, aufweist, über die
sich die Bahn bewegt und die die Bahn, während sie diese passiert, stabil
hält. Der Saugkasten
ist stromaufwärts
von Mitteln zum Drücken
der ersten Bahn gegen die zweite Walze angeordnet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, das Flattern einer laufenden Papierbahn oder einer ähnlichen
kontinuierlichen Lage von relativ biegsamem Material mit minimaler
Ausrüstung einzudämmen, was
durch die Ausnutzung des Coanda-Effektes ermöglicht wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein berührungsloses
Verfahren des Dämpfens von
Bahnflattern zur Verfügung
zu stellen, so dass die Bahn in keiner Weise beeinträchtigt wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Einrichtung zum Dämpfen von Bahnflattern zur
Verfügung
zu stellen, die leicht und kompakt in eine Bahnspleißvorrichtung
herkömmlicher
Bauart ohne Störungen
struktureller und betrieblicher Art eingebaut werden kann, und zwar
mit den bereits bestehenden Teilen der Vorrichtung sowie mit den
zu spleißenden
Bahnen, wodurch ein erfolgreicheres, problemloseres Spleißen als
zuvor gewährleistet wird.
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Daher bezieht sich die Erfindung
auf eine Vorrichtung zum Spleißen
einer ersten Bahn, die von einer ersten Walze abgewickelt wird und
entlang eines vorbestimmten Weges in eine vorbestimmte Richtung
läuft,
an eine zweite Bahn, die von einer zweiten Walze abgewickelt wird.
Die Spleißvorrichtung
umfasst Mittel zum Drücken
der ersten Bahn in einer vorgewählten
Position auf dem vorbestimmten Weg gegen die zweite Walze, und Mittel
zum Abschneiden der ersten Bahn von der ersten Walze in einer zweiten
vorgewählten
Position stromaufwärts der
ersten vorgewählten
Position in Bezug auf die vorbestimmte Laufrichtung der ersten Bahn.
Zum Dämpfen
des Flatterns der ersten Bahn, während
sie die zweite Walze passiert, ist erfindungsgemäß ein Wandelement vorgesehen,
das in einer dritten vorgewählten
Position stromabwärts
der ersten vorgewählten
Position in Bezug auf die vorbestimmte Laufrichtung der ersten Bahn
angeordnet ist. Das Wandelement hat eine Oberfläche gegenüber einer Seite der ersten
Bahn, die entlang des vorbestimmten Weges läuft, wobei eine andere Seite
der ersten Bahn gegenüber
der zweiten Walze angeordnet ist. Ein Gasstrom wird erfindungsgemäß zwischen
dem Wandelement und der laufenden ersten Bahn und in der vorbestimmten
Laufrichtung der ersten Bahn erzeugt.
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Die Oberfläche des Wandelements ist so
in Bezug auf die den Gasstrom erzeugenden Mittel konturiert und
angeordnet, dass bewirkt wird, dass der Gasstrom nahe der Wandfläche fließt. Dieses
Phänomen
nennt man den Coanda-Effekt. Obwohl sie gegen die Wand gezogen wird,
kommt die Bahn mit dieser nicht in Berührung, da der konstante Gasstrom zwischen
Bahn und Wand vorliegt, so dass die Bahn keinerlei Beschädigung unterworfen
ist. Ein weiterer deutlicher Vorteil besteht darin, dass der Coanda-Effekt
nur auf einer Seite des Bahnweges eine Wand benötigt, an welche Wand die Bahn
eher konstant gezogen wird als von dieser abgestoßen zu werden. Diese
Merkmale der Erfindung des berührungslosen Bahnlaufes
und einer einseitigen Wand, an die die Bahn fluiddynamisch gezogen
wird, machen sie zur Verwendung mit der vertrauten Bahnspleißvorrichtung
einer Walzendruckpresse mit Bahnzuführung wunderbar geeignet.
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Um an die alte Bahn (in der vorherigen
Zusammenfassung als erste Bahn bezeichnet), die gerade bedruckt
wird, gespleißt
zu werden, muss die neue Bahnwalze (zweite Walze) mit einer Umfangsgeschwindigkeit
gedreht werden, die an die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn angepasst
ist. Während sie
an dieser neuen Bahnwalze vorbeilief, wurde die alte Bahn wegen
des Luftstroms, der auf eigentümliche
Weise von dieser Walze erzeugt wurde, herkömmlicherweise üblicherweise
unter Flattern zu dieser Walze gezogen, wie später genauer beschrieben wird.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die laufende alte Bahn durch die Druckreduzierung
des Gasstroms zum Wandelement, das heißt weg von der neuen Bahnwalze,
gezogen und somit wird ein Flattern der Bahn erfindungsgemäß verhindert.
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Es ist ersichtlich, dass das einseitige
Wandelement in keiner Weise die neue Bahnwalze stört, da diese
an gegenüberliegenden
Seiten der laufenden alten Bahn liegen. Außerdem wird die alte Bahn, da
sie zum Wandelement gezogen wird, ohne es zu berühren, außer Berührung mit der neuen Bahnwalze
gehalten, bis sie zum Spleißen
mechanisch gegen diese gedrückt
wird. Alle bisher beim Bahnspleißen aufgetretenen Schwierigkeiten
und Unannehmlichkeiten beim Wechseln von einer Druckwalze zu einer anderen
werden hiermit umfassend behoben.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und
Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, wie diese erreicht
werden, werden deutlicher werden, und die Erfindung selber wird
am Besten verstanden werden, wenn die folgende Beschreibung und
die beigefügten
Ansprüche
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
zeigen, studiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine graphische Erläuterung,
teilweise im Schnitt, teilweise als Aufriss und teilweise in Symbolen,
einer Vorrichtung zum Dämpfen
des Flatterns einer laufenden Bahn;
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2 ist
eine Draufsicht der Vorrichtung aus 1,
in der die Bahn weggebrochen gezeigt ist, um andere Teile freizulegen;
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3 ist
ein Aufriss eines Zufuhrwalzenabschnitts einer Walzendruckpresse
mit Bahnzuführung,
wobei die Ansicht die Vorrichtung aus 1 zeigt,
wie sie zum Dämpfen
des Bahnflatterns während
des Bahnspleißens
von einer Zufuhrwalze zu einer anderen in der Presse angepasst ist;
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4 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Teils der Ansicht in 3;
und
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5 ist
eine Perspektivansicht einer neuen Walze, an die die gerade in der
Presse in 3 bedruckte
Bahn gespleißt
werden soll, die insbesondere zeigt, wie das äußere Ende der aufgerollten
Bahn zum Spleißen
vorbereitet wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung basiert
auf dem Coanda-Effekt zur Steuerung von Bahnflattern. Der Coanda-Effekt
ist derartig, dass ein Zufuhrstrahl, der in einen Zwischenraum,
der an einer Seite von einer Wand begrenzt ist, austritt, dazu neigt,
an der Wand zu haften. Daher wird der bekanntere Name "Wandhaftung" verwendet. Genauer
reißt
der austretende Strahl wegen des hohen Schubs an der offenen Seite des
Strahls umgebendes Fluid mit. Das mitgerissene Fluid kann nicht
leicht durch umgebendes Fluid an der Wandseite des Strahls ersetzt
werden, so dass ein transversaler statischer Druckgradient quer
zum Strahl gebildet wird und ihn dazu bringt, nah an der Wand entlang
zu fließen.
Für weitere
Informationen über
den Coanda-Effekt kann man den Eintrag "Fluidics" in McGraw-Hill "Encyclopedia of Science and Technology" nachlesen.
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Es wird angenommen, dass eine Papierbahn parallel
zu der winkeligen Wandfläche
in einem geeigneten Abstand von dieser und in der gleichen Richtung
wie der Fluidfluss läuft.
Der Bernoulli-Effekt besagt, dass sich der Druck eines Fluidstroms
verringert, wenn die Geschwindigkeit des Flusses erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung nutzt diese Druckreduzierung des Fluidflusses
aus, um zu veranlassen, dass die Bahn unter ausreichendem Druck
zur Wand gezogen wird, um ein Flattern zu verhindern.
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Die 1 und 2 erklären das grundlegende Verfahren
und die Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung zur Steuerung von Bahnflattern. Die Bahn W ist gezeigt,
wie sie horizontal in die durch den Pfeil angezeigte Richtung entlang
eines vorbestimmten Weges zwischen zwei Führungswalzen 6 und 7 läuft. Eine
Einrichtung 5 zur Steuerung von Bahnflattern ist unterhalb
der Bahn W an der oder angrenzend an die Position angeordnet gezeigt,
wo das Bahnflattern gedämpft
werden soll, obwohl die Einrichtung auf jeder Seite der Bahn vorgesehen
sein könnte.
Die Einrichtung 5 zur Steuerung von Bahnflattern umfasst
ein Wandelement 10 mit einer konturierten Oberfläche 1 und
Mittel 11 zum Erzeugen von Fluidströmen, normalerweise Luft, zwischen
der Bahn und dem Wandelement.
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Das Wandelement 10 ist gezeigt,
wie es über Schenkel 9 an
einer geeigneten Stützstruktur 8 angebracht
ist und seine konturierte Oberfläche 1 gegenüber einer
Seite der Bahn W mit einem vorgeschriebenen Abstand zwischen dem
normalen Weg der Bahn, der durch die durchgehende Linie in 1 gezeigt ist, und der Wandfläche angebracht
ist. 2 zeigt, dass das
Wandelement 10 quer zur Bahn W über deren gesamte Breite verläuft. Die
Abmessung des Wandelements 10 in Längsrichtung der Bahn W hängt von
jeder spezifischen Anwendung ab.
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Zur Erzeugung von Luftströmen zwischen der
Bahn W und dem Wandelement 10 ist eine Vielzahl von Luftzufuhröffnungen 2,
in der veranschaulichten Ausführungsform
sind es vier, in einem erhöhten
Rand am stromaufwärtigen
Ende des Wandelements gebildet, die mittels eines Leitungssystems 13 mit
einer Luftquelle 12 unter Druck verbunden sind. Die Zufuhröffnungen 2,
die in konstanten Abständen quer
zur Bahn W angeordnet sind, sorgen für Luftströme 3, die in etwa
in Laufrichtung der Bahn ausgerichtet sind. In einer anderen Ausführungsform
kann an Stelle solcher unabhängiger
Zufuhröffnungen oder
-düsen
eine einzige schlitzartige Öffnung
verwendet werden, die sich quer zur Bahn W erstreckt, um einen einzigen,
gleichmäßig dicken
Luftstrom über
das Wandelement 10 zu erzeugen.
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Vorzugsweise kann auf dem Leitungssystem 13 ein
Strombegrenzungsventil verwendet werden, wie es bei 14 angezeigt
ist. Dieses Ventil kann nach Wunsch betätigt werden, um die Durchflussmenge der
aus den Zufuhröffnungen 2 austretenden
Luft und somit den Druck zwischen der Bahn W und dem Wandelement 10 und
somit das Ausmaß,
bis zu dem die Bahn zum Wandelement gezogen wird, zu regulieren.
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Sowohl aus 1 als auch aus 2 ist ersichtlich, dass die Wandfläche 1 einen
relativ kleinen stromaufwärtigen
Abschnitt, der in seiner Erstreckung in Laufrichtung der Bahn zum
Weg der Bahn W abgewinkelt ist, und einen größeren stromabwärtigen Abschnitt
umfasst, der sich parallel zum normalen Bahnweg erstreckt. Der stromabwärtige Abschnitt
ist horizontal gezeigt und der stromaufwärtige Abschnitt ist in der
veranschaulichten Ausführungsform
in einem Winkel zur Ebene des Horizonts gezeigt.
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Die Luftströme, die aus den Zufuhröffnungen 2 austreten,
wandern zunächst
entlang des abgewinkelten stromaufwärtigen Abschnitts der Wandfläche 1 und
biegen sich dann, während
sie in einem Winkel auf den horizontalen stromabwärtigen Oberflächenabschnitt
fließen,
und haften durch den Coanda-Effekt
an diesem letzteren Oberflächenabschnitt.
Die Niederdruck-Luftströme 3 entlang
des horizontalen Wandflächenabschnitts
reißen
die Umgebungsluft mit, wie es durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 4 in 1 gezeigt ist, was bewirkt,
dass der statische Druck 42 nach unten auf die Bahn W ausgeübt wird. Diese
Bahn wird dann zum Wandelement 10 gedrängt, wie durch die strichpunktierte
Linie in 1 angedeutet
ist. Somit wird die Bahn W, die pneumatisch eingeschlossen zwischen
den Luftströmen 3 auf dem
horizontalen Wandflächenabschnitt
und dem statischen Druck 42 von oben wandert, am Flattern gehindert,
während
sie das Wandelement quert.
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Nötigenfalls
kann die Bahn sogar näher
an der Wandfläche
laufen gelassen werden. Die Luftströme 3 haften dann sowohl
an der Oberfläche
des Wandelements 1 als auch an einer Seite der Bahn W und
schaffen ein teilweises Vakuum in quasi dem gesamten Zwischenraum
dazwischen und somit wird die Bahn sogar noch zuverlässiger am
Flattern gehindert.
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Die 3 und 4 zeigen die Grundlagen dieser
Erfindung, die für
die Unterdrückung
von Bahnflattern beim Spleißen
von Bahnen zum Wechseln von einer Papierwalze zur nächsten in
einer Walzendruckpresse mit Bahnzuführung angewandt werden. Bei 19 in 3 ist ein Paar von Kreuzarmen 19 zu sehen,
wovon einer sichtbar ist, die jeweils mittig durch einen Mitteldrehzapfen 18 aufgehängt sind
und zusammen über
Spindeln 20 drehbar eine alte Walze 16 und eine
neue Walze 17 an ihren entgegengesetzten Enden halten.
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Normalerweise, das heißt, bis
die alte Walze 16 bis zu einem vorgeschriebenen Durchmesser
aufgebraucht ist, befindet sich das Paar von Kreuzarmen 19 in
der normalen Betriebsposition, die durch den Phantomumriss in 3 gezeigt ist und die alte Walze 16 und
die neue Walze 17 in den Positionen hält, dich auch durch die Phantomumrisse
gezeigt sind. Die Bahn W, die in dieser normalen Betriebsposition
von der alten Walze 16 abgewickelt wird, wird über eine
Führungswalze 7 eingefädelt und
zum Druckabschnitt, nicht gezeigt, der Presse geleitet. Wenn diese
Bahn nahezu aufgebraucht ist, wobei sich die alte Walze 16 auf
den vorgeschriebenen Durchmesser verringert, werden die Kreuzarme 19 gegen
den Uhrzeigersinn, wie in 3 gezeigt,
um ihren Mitteldrehzapfen 18 von ihrer normalen Betriebs-
zur Spleißposition
gedreht, wobei die letztere Position durch die durchgehenden Linien
in der gleichen Figur angedeutet ist. In dieser Spleißposition wird
die Bahn W von der alten Walze 16 auf ihrem Weg zur Führungswalze 7 an
die neue Walze 17 gespleißt.
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Für
ein derartiges Bahnspleißen
wird ein Spleißmechanismus 15 verwendet,
aufweisend ein Paar von Spleißträgerarmen 25,
die jeweils an einem Ende von einem Drehzapfen 22 auf einer
von einem Paar von sich gegenüberliegenden
Rahmenwänden 21 gehalten
werden, die an dem Zufuhrwalzenabschnitt der Presse aufgestellt
sind. Die Spleißträgerarme 25 werden
gemeinsam von einem Fluid betriebenen Zylinder 24 zwischen
der Bereitschaftsposition in Phantomzeichnung und der Spleißposition
in durchgezogener Linie geschwenkt. Der Zylinder 24 wird
bei 23 an den Rahmen geklammert.
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Wie in einem etwas vergrößerten Maßstab in 4 gezeigt, tragen die Spleißträgerarme 25 zunächst eine
Führungswalze 6,
die sich drehbar zwischen ihren freien Enden erstreckt. Stromaufwärts von
der anderen, nicht verschiebbaren Führungswalze 7 auf
den Rahmenwänden 21 angeordnet,
wirkt die Führungswalze 6 mit
dieser zusammen, um einen Teil des Weges für die Bahn W von der alten
Walze 16 zum Druckabschnitt der Presse zu bestimmen, wenn
sich die Spleißträgerarme 25 in
der Spleißposition
befinden.
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Stromabwärts der Führungswalze 6 sind
die entgegengesetzten Enden einer Borstendruckwalze 29 drehbar
von einem Paar von Schwenkarmen 28 gehalten, 3, die auf einer sich dazwischen
erstreckenden Welle 26 geschwenkt und drehbar von den Spleißträgerarmen 25 gehalten
werden. Die Schwenkarme 28 werden zusammen durch einen Fluid
betriebenen Zylinder 27, der betriebsbereit an einem der
Spleißträgerarme 25 angebracht
ist, nach hinten und vorne geschwenkt. Somit schiebt die Druckwalze 29 mit
der Verlängerung
dieses Zylinders 27, wenn sich die Spleißträgerarme 25 in
der Spleißposition
befinden, die alte Bahn W auf ihrem Weg von der Führungswalze 6 zur
Führungswalze 7 zum Spleißen gegen
die neue Walze 17.
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Wie perspektivisch in 5 veranschaulicht, ist der äußere Rand
der neuen Walze 17 herkömmlicherweise
durch mehrere beabstandete Stücke 31 von
Klebeband an der Walzenoberfläche
befestigt. Entlang des vorgeformten Randes des äußeren Walzenrandes ist ein
klebender Bereich 32 ausgebildet, gegen den die alte Bahn
wie oben erwähnt
durch die Druckwalze 29 gedrückt werden soll. Die klebenden Stücke 31 sind
stark genug, um den Walzenrand gegen die Walzenoberfläche zu halten,
wenn diese neue Walze mit etwa der gleichen Umfangsgeschwindigkeit
wie die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W angetrieben wird, sie
muss jedoch leicht reißen,
wenn die alte Bahn wie oben angegeben gegen den klebenden Bereich 32 der
neuen Walze gedrückt wird,
was es ermöglicht,
dass die neue Bahn von dieser abgewickelt wird, indem sie klebend
mit der alten Bahn verbunden wird.
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Wieder mit Bezug auf die 3 und 4 umfasst der Spleißmechanismus 15 ferner
Abschneidemittel 30, die an dem Paar von Spleißträgerarmen 25 angebracht
sind, um die alte Bahn von der alten Walze 16 abzuschneiden,
nachdem die alte Bahn wie oben auf der Walze 17 mit der
neuen Bahn verbunden wurde. Die Abschneidemittel 30 liegen
direkt stromaufwärts
der Druckwalze 29.
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Der Spleißmechanismus 15 inkorporiert
außerdem
Mittel 37 zum Dämpfen
des Flatterns der alten Bahn W, welches vor allem auftritt, wenn
sich die Kreuzarme 19 in der Spleißposition befinden sowie vor
und während
des Spleißens
der alten Bahn an die neue. Die Mittel 37 zum Dämpfen des
Flatterns der Bahn haben weitgehend die Konstruktion der 1, aufweisend ein Wandelement 40,
das sich zwischen dem Paar von Spleißträgerarmen 25 in einer
Position stromabwärts
der Druckwalze 29 erstreckt, und Mittel 11 zum
Erzeugen von Luftströmen
entlang der konturierten Oberfläche 41 des
Wandelements. Die Oberfläche 41 des
Wandelements 40, das von einer Vielzahl von Klammern 39 an
ein Querelement 38 geklammert ist, das an den Spleißträgerarmen 25 gesichert
ist und sich zwischen diesen erstreckt, wird gegenüber einer
Seite der alten Bahn W gehalten, wenn sich die Kreuzarme 19 und
die Spleißträgerarme 25 jeweils
in ihren Spleißpositionen
befinden. Die Luftstrommittel 11 weisen das Leitungssystem 13 auf, das
die Luftquelle 12, 1 und 2, mit den Zufuhröffnungen 2 an
dem stromaufwärtigen
Ende des Wandelements 40 unter Druck verbindet. Das Strombegrenzungsventil 14 ist
auf dem Leitungssystem 13 vorgesehen.
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Im Betrieb wird das Paar von Kreuzarmen 19 in
Richtung des Pfeils A, 3,
um ihren Mitteldrehzapfen 18 von ihrer in Phantom gezeigten
normalen Betriebsposition zu ihrer in durchgehender Linie gezeigten
Spleißposition
gedreht, wenn die alte Walze 16 bis auf den vorgeschriebenen
Durchmesser aufgebraucht wurde. Es wird aus den 3 und 4 ersichtlich,
dass die neue Walze 17 nun viel näher an die alte Bahn W gebracht
wird, die von der alten Walze 16 zur nicht verschiebbaren
Führungswalze 7 läuft.
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Etwa gleichzeitig mit der oben beschriebenen
Bewegung der Kreuzarme 19 zur Spleißposition wird auch das Paar
von Spleißträgerarmen 25 durch die
Verlängerung
des Zylinders 24 zur Spleißposition gedreht. Die verschiebbare
Führungswalze 6 auf
diesen Spleißträgerarmen
ist nun mit der alten Bahn W im Eingriff, wodurch bewirkt wird,
dass letztere in etwa senkrecht nach oben zu der nicht verschiebbaren
Führungswalze 7 wandert.
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Die neue Walze 17, die für das Spleißen, wie in 5 gezeigt, vorbereitet ist,
wird mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit gedreht wie die Laufgeschwindigkeit
der alten Bahn. Diese Drehung der neuen Walze führt fast unvermeidlich zum
Einschließen
der Luft in den Taschen 33, 5,
der neuen Walze 17, wobei solche Taschen durch diejenigen Teile
des äußeren Bahnrandes
gebildet werden, die nicht durch die Stücke 31 von Klebeband
an der Walzenfläche
haften. Diese Bahntaschen bewirken einen Luftstrom 35, 4, mit der Drehung der neuen
Walze. Der Luftstrom wirkt auf die alte Bahn direkt stromaufwärts des
Bereichs 34 eines minimalen Abstands zwischen der alten
Bahn und der neuen Bahnwalze, was die alte Bahn in eine bogenförmige Form
zwischen der Führungswalze 6 und
der Druckwalze 29 zwingt, wie durch die gestrichelte Linie
in 4 angedeutet ist.
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Dann nimmt die Geschwindigkeit des
Luftstroms 36, der aus dem Bereich 34 minimalen
Abstands austritt, zu und folglich nimmt der Druck auf seiner stromaufwärtigen Seite
ab. Folglich würde
die alte Bahn, wenn nicht die Mittel
37 zum Dämpfen des Flatterns
der Bahn gemäß dieser
Erfindung vorhanden wären,
zur neuen Walze 17 auf der stromabwärtigen Seite der Druckwalze 29 gezogen,
wie es auch durch die gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist. Dieses Verziehen der alten
Bahn, das durch den Druckunterschied quer zum Bereich 34 minimalen
Abstands bewirkt wird, würde
wegen der Schwankungen der Bahnspannung oder der Drehung der neuen Walze 17 mit
ihren Taschen 33 fast sicher ein Bahnflattern mit sich
bringen.
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Um einem derartigen Bahnverziehen
und -flattern mit den zugehörigen
Unannehmlichkeiten, die oben ausgeführt wurden, entgegen zu wirken, werden
Luftströme 3 aus
den Öffnungen 2 in
dem Wandelement 30 erzeugt, um zu bewirken, dass die Luftströme nahe
der Wandfläche 41 wandern.
Die resultierende Druckreduzierung entlang der Wandfläche wird
ausreichen, um die alte Bahn W auf ihrem normalen Weg zu halten,
wodurch verhindert wird, dass die Bahn zur neuen Walze 17 abgelenkt
wird.
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Bedartsweise kann das Strombegrenzungsventil 14 betätigt werden,
um den Druck auf der Wandseite der alten Bahn niedriger zu halten
als auf seiner Seite der neuen Walze. Der Wandseitendruck kann in
der Tat so gering gehalten werden, dass die alte Bahn von ihrem
normalen Weg zur Wandfläche weg
gezogen und somit zuverlässig
am Flattern gehindert wird.
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Die Druckwalze 29 kann nun
betätigt
werden, um die laufende alte Bahn W gegen die sich drehende neue
Walze 17 zu drücken.
Die Stücke 31 von Klebeband
auf der neuen Walze 17 reißen alle leicht oder lösen sich
bei Haftung der alten Bahn an den klebenden Bereich 32 der
neuen Bahn, wodurch diese von der neuen Walze abgewickelt werden
kann. Das Spleißen
ist vollendet, wenn eine überstehende Länge der
alten Bahn durch die Abschneidemittel 30 in einer Position
direkt stromaufwärts
der Druckwalze 29 abgeschnitten wird.
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Es ist ersichtlich, dass die alte
Bahn, die am Flattern gehindert wird und zwischen den Führungswalzen 6 und 7 stabil
entlang des vorbestimmten Weges wandert, die neue Bahn nicht berühren soll,
bis sie durch die Druckwalze 29 in Berührung mit diese gezwungen wird.
Ein Reißen
der Bahn oder ein anderes Versagen beim Spleißen wird praktisch ausgeräumt, und
es werden erfolgreichere Spleißvorgänge als
bisher gewährleistet,
wenn die Bahn mit hoher Geschwindigkeit läuft. Ferner soll die laufende
Bahn wegen des Vorliegens eines Luftstroms zwischen dieser und der
Wandfläche
auch nicht die Wandfläche
berühren.
Beide Oberflächen
der Bahn sollen daher nicht beeinträchtigt werden, was zur Herstellung von
Drucken höchster
Qualität
beiträgt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
sehr spezifisch und als für
das Bahnspleißen
in einer Druckwalze mit Bahnzuführung
angepasst beschrieben wurde, wird es im Rahmen dieser Erfindung
in Betracht gezogen, die Lehren hiervon für andere Zwecke anzuwenden.
Ferner kann eine Vielfalt von Modifikationen und Änderungen
der veranschaulichten Ausführungsform
vorgenommen werden, um den Gestaltungspräferenzen oder den Erfordernissen
jeder spezifischen Anwendung zu entsprechen, ohne von dem eigentlichen
Rahmen oder der genauen Bedeutung der folgenden Ansprüche abzuweichen.