EP0711723A2

EP0711723A2 - Device for a fully non-contact direction change of a moving web

Info

Publication number: EP0711723A2
Application number: EP95116726A
Authority: EP
Inventors: Altan Bassa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2015-10-24
Also published as: EP0711723A3; ATE183168T1; EP0711723B1; JPH08208086A; DE4439639C1

Abstract

The inner side of the web (3), in the deflection area, has an inner compartment connected to the atmosphere and separated from an outer compartment connected to a vacuum. A gap is formed between the deflection surface and the edge of the web, caused by the effect of the pressure difference between the two compartments. A flow duct (23) guiding the web and connecting areas of different pressure is positioned at the inlet and or outlet (9, 10) of the deflector surfaces' deflection area. The duct walls are formed by guide pieces (12, 13), the side walls (14) of the chamber (15) forming the outer compartment, and the moving web. The deflection surfaces have a convex cylindrical body (21) with disc shaped end edge surfaces (28) with larger radius than the cylindrical body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlenken einer sich bewegenden Bahn, welche im Umlenkbereich einen der inneren Bahnseite zugeordneten inneren Raum von einem der äußeren Seite zugeordneten äußeren Raum trennt, wobei der äußere Raum durch eine Kammer gebildet ist, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und der innere Raum mit der Atmosphäre verbunden ist und im Bereich der Ränder der Bahn je eine Umlenkfläche angeordnet ist, zwischen der und dem zugehörigen Rand der Bahn sich unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen ein Spalt bildet.The invention relates to a device for deflecting a moving web, which separates an inner space assigned to the inner web side from an outer space assigned to the outer side in the deflection region, the outer space being formed by a chamber which is connected to a vacuum source, and the inner space is connected to the atmosphere and a deflection surface is arranged in the area of the edges of the web, between which and the associated edge of the web a gap is formed under the influence of the pressure difference between the two rooms.

In der deutschen Patentschrift DE 35 12 316 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine durchlaufende Bahn eine Richtungsänderung ausführt, ohne daß die bei der Bahnumlenkung auf der inneren Bahnseite liegende konkave Bahnoberfläche berührt werden muß. Das Funktionsprinzip beruht dabei auf der Anwendung eines Differenzdrucks zwischen der bei der Umlenkung innen liegenden konkaven Bahnoberfläche und der außen liegenden konvexen Seite der auf der Umlenkstrecke zylindrisch geformten Bahn. Dies geschieht dadurch, daß im Umlenkbereich der äußere Raum durch eine Kammer gebildet wird, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und dadurch daß der innere Raum mit der Atmosphäre verbunden ist und daß zur Abdichtung der Kammer gegenüber der Atmosphäre in der Eingangs- und der Ausgangszone des Umlenkbereichs sich über die Bahnbreite erstreckende Abdichtelemente mit der beim Umlenken äußeren Seite der Bahn zusammenwirken. Bei der Bestimmung der Art dieser Abdichtelemente und der Art und Weise ihres Zusammenwirkens mit der äußeren Seite der Bahn ist es wichtig, daß eine wirkungsvolle Abdichtung der Kammer gegenüber der Atmosphäre sichergestellt werden kann und keine Beschädigung des bahnförmigen Produktes aus dem Zusammenwirken der Abdichtelemente mit der äußeren Seite der Bahn resultiert.German patent DE 35 12 316 describes a device in which a continuous path changes direction without having to touch the concave surface of the path lying on the inner side of the path during the path deflection. The principle of operation is based on the application of a differential pressure between the concave surface of the path inside on the deflection and the convex side on the outside of the path which is cylindrically shaped on the deflection path. This is done in that the outer space is formed in the deflection area by a chamber which is connected to a vacuum source, and in that the inner space is connected to the atmosphere and in order to seal the chamber from the atmosphere in the entrance and exit zones of the deflection area extending over the web width sealing elements with the interact when deflecting the outer side of the web. When determining the type of these sealing elements and the way in which they interact with the outer side of the web, it is important that an effective sealing of the chamber from the atmosphere can be ensured and no damage to the web-shaped product from the interaction of the sealing elements with the outer Side of the web results.

Die beiden Ausführungsbeispiele, die im Patent DE 35 12 316 beschrieben sind, setzen als Abdichtelemente auf der äußeren Seite der Bahn zwei drehbar gelagerte Walzen voraus, die je eine Dichtstelle mit der Bahn und eine zweite Dichtstelle mit der Kammerwand bilden. Diese Ausführungsform erlaubt eine sehr effiziente Abdichtung der Kammer, da aufgrund des Kontaktes zwischen den Walzen und der äußeren Seite der Bahn eine Luftleckage an dieser ersten Dichtstelle vollkommen ausgeschlossen wird. Da auch die zweite Dichtstelle zwischen der Walze und der Kammerwand in Form eines langen und sehr engen Spaltes gestaltet werden kann, erlaubt der Einsatz von drehbaren Walzen als Abdichtelemente eine sehr effektive Abschottung der Kammer gegenüber der Atmosphäre, wodurch sich zahlreiche Vorteile bei der Gestaltung des Umlenkkastens und der Auslegung der Unterdruckquelle ergeben.The two exemplary embodiments described in patent DE 35 12 316 require two rotatably mounted rollers as sealing elements on the outer side of the web, each of which forms a sealing point with the web and a second sealing point with the chamber wall. This embodiment allows a very efficient sealing of the chamber, since air leakage at this first sealing point is completely ruled out due to the contact between the rollers and the outer side of the web. Since the second sealing point between the roller and the chamber wall can also be designed in the form of a long and very narrow gap, the use of rotatable rollers as sealing elements allows the chamber to be sealed off very effectively from the atmosphere, which has numerous advantages in the design of the deflection box and the design of the vacuum source.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Ausführungsform mit Abdichtwalzen ist die unvermeidbare Berührung der äußeren Bahnseite durch die Oberfläche der Walzen, was den Einsatz dieser Ausführungsform in Verbindung mit Bahnmaterialien ausschließt, die während der Umlenkung auf keiner der beiden Bahnoberflächen berührt werden dürfen. Es kann aber auch sein, daß die Bahn auf der äußeren Seite zwar nicht berührungsempfindlich ist, aber die bekannten Nachteile einer Berührung wie Kratzer, elektrostatische Aufladung usw., die durch solche Walzen hervorgerufen werden können, vermieden werden sollen.A major disadvantage of this embodiment with sealing rollers is the unavoidable contact of the outer web side by the surface of the rollers, which precludes the use of this embodiment in conjunction with web materials which may not be touched on either of the two web surfaces during the deflection. It may also be the case that the web on the outer side is not sensitive to touch, but the known disadvantages of contact such as scratches, electrostatic charging, etc., which can be caused by such rollers, should be avoided.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der DE 35 12 316 bekannte Umlenkprinzip weiterzuentwickeln derart, daß auch auf eine Berührung der Bahn auf ihrer äußeren Seite verzichtet werden kann, so daß eine auf beiden Seiten vollkommen berührungslose Bahnumlenkung erfolgt.The object of the present invention is to further develop the deflection principle known from DE 35 12 316 in such a way that it is also possible to dispense with touching the web on its outer side, so that web deflection is completely contactless on both sides.

Die Lösung der eingangs gestellten Aufgabe einer zweiseitigen berührungslosen Führung und Umlenkung einer sich bewegenden Bahn 1 erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß am Ein- und/oder Ausgang 2 bzw. 3 des Umlenkbereichs ein die Räume unterschiedlichen Druckes p, p_o verbindender und die sich bewegende Bahn 1 führender Strömungskanal 16 angeordnet ist, dessen Strömungskanalwände, von einem definiert geformten Strömungs-Leitkörper 5, 6, den Seitenwänden 7 der Kammer 8 und der sich bewegenden Bahn 1 gebildet werden, derart daß entlang des Strömungskanals während des Betriebes ein Unterdruckprofil aufgebaut wird und die Bahn 1 Bereiche 16, 17 ungleichen Druckes trennt.The solution to the problem of a two-sided contactless guiding and deflection of a moving web 1 is achieved according to the invention in that at the entrance and / or exit 2 or 3 of the deflection area a different pressure p, p _o connecting and the Moving web 1 leading flow channel 16 is arranged, the flow channel walls are formed by a defined flow guide body 5, 6, the side walls 7 of the chamber 8 and the moving web 1, so that a vacuum profile is built up along the flow channel during operation and web 1 separates areas 16, 17 of unequal pressure.

Nach der vorliegenden Erfindung wird bewußt auf eine Abdichtung des Unterdruckraums gegenüber der Umgebung verzichtet. Die Stabilisierung der Bahn 1 in den Ein- und/oder Ausgangszonen 2, 3 der Bahnumlenkung bleibt in vorteilhafter Weise voll erhalten. Durch unterschiedliche konstruktive Maßnahmen erfindungsgemäß gelingt es die Zuströme 12 und/oder 13 so zu gestalten, daß die daraus resultierende Druckverteilung entlang dieser Strömung erfolgreich für eine stabile Positionierung der Bahn 1 an diesen beiden Positionen herangezogen wird. Im Vergleich mit der in der DE 35 12 316 beschriebenen Vorrichtung werden gemäß der Erfindung die Räume unterschiedlicher Drücke nicht abgedichtet, so daß eine wesentlich höhere Luftleckage in den Unterdruckraum 18 in Kauf genommen wird. Dafür wird aber in überraschender Weise eine auf beiden Seiten der Bahn 1 vollkommen berührungsfreie Umlenkung der Bahn 1 erreicht.According to the present invention, the vacuum space is deliberately not sealed off from the surroundings. The stabilization of the web 1 in the entry and / or exit zones 2, 3 of the web deflection is advantageously retained in full. By means of different constructive measures according to the invention, the inflows 12 and / or 13 can be designed in such a way that the resulting pressure distribution along this flow is successfully used for a stable positioning of the web 1 at these two positions. In comparison with the device described in DE 35 12 316 according to the invention, the spaces of different pressures are not sealed, so that a significantly higher air leakage in the vacuum space 18 is accepted. But surprisingly, a completely contact-free deflection of the web 1 is achieved on both sides of the web 1.

Zur Erzielung einer berührungslosen Führung der sich bewegenden und umzulenkenden Bahn 1 im Eingangs- und Ausgangsbereich 2 bzw. 3 der Bahnumlenkung werden gemäß der Erfindung Strömungskanäle unterschiedlicher Form eingesetzt. Die wesentlichen Entscheidungskriterien bei der Wahl der Art, der Dimensionierung der Größe und bei der Bestimmung der Position der Strömungskanäle sind:

1. Bahnstabilität muß auch bei zeitlichen Änderungen bzw. schlagartigen Pulsationen der Bahnspannung erhalten bleiben;
2. Ein eventuell auftretendes und störendes Flattern der Bahn, verursacht durch die an der äußeren Bahnoberfläche erfolgende Kanalströmung, muß vermieden werden:
3. Die Fähigkeit des Systems selbsttätig den Unterdruck in der Kammer aufzubauen und somit den normalen Betriebszustand herzustellen, wie dies etwa bei einer neuen Inbetriebnahme oder bei einer Wiederaufnahme des Betriebes wie z.B. nach einer Störung des Unterdrucksystems oder nach einem Bahnriß erforderlich wäre;
4. Die Intensität des Luftzustroms in die Kammer hinein und die dadurch verursachte eventuelle Beeinträchtigung einer auf der äußeren Bahnoberfläche befindlichen frischen, empfindlichen Beschichtung durch die von dieser Luftströmung verursachte Schubspannung an der Bahnoberfläche;
5. Der Energieaufwand für den Betrieb der Umlenkvorrichtung, der bei einer vollkommen berührungslosen Bahnumlenkung zu einem sehr wesentlichen Anteil von der Gestaltung der Strömungs-Leitkörper abhängt;
6. Zusätzliche Gesichtspunkte, die durch die Eigenschaften des Bahnmaterials, wie etwa Oberflächenstruktur, Porosität usw. gegeben sind und die sich bei unterschiedlichen Arten von Strömungskanälen verschieden auswirken können.

To achieve a contactless guidance of the moving and to be deflected web 1 in the input and

output areas

2 and 3 of the web deflection, flow channels of different shapes are used according to the invention. The essential decision criteria when choosing the type, dimensioning the size and determining the position of the flow channels are:

1. Web stability must be maintained even with changes in time or sudden pulsations in the web tension;
2. A possibly occurring and disturbing flutter of the web, caused by the channel flow on the outer web surface, must be avoided:
3. The ability of the system to automatically build up the negative pressure in the chamber and thus restore the normal operating state, as would be required, for example, when starting up again or when restarting operation, for example after a fault in the negative pressure system or after a web break;
4. The intensity of the air flow into the chamber and the consequent possible impairment of a fresh, sensitive coating located on the outer web surface by the shear stress on the web surface caused by this air flow;
5. The energy expenditure for the operation of the deflection device, which in a completely contactless path deflection depends to a very large extent on the design of the flow guide bodies;
6. Additional aspects, which are given by the properties of the web material, such as surface structure, porosity, etc., and which can have different effects in different types of flow channels.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

FIGUR 1

die schematische Darstellung der Bahnumlenkung mit einer kreiszylindrischen Umlenkfläche, einer Unterdruckkammer und Strömungskanälen am Ein- und Ausgang der Kammer mit der Ansicht X und dem Schnitt Y-Y;

FIGUR 2

(A) die schematische Darstellung der Positionierung eines Strömungs-Leitkörpers relativ zur Umlenkfläche einer Bahnumlenkung
(B) der Druckverlauf über der sich bewegenden Bahn
(C) der Verlauf des Differenzdruckes zwischen beiden Oberflächen der Bahn ;

FIGUR 3

die schematische Darstellung einer Bahnumlenkung sowie zwei Ausführungsbeispiele von Abstützflächen;

FIGUR 4

die schematische Darstellung der Spaltströmung

FIGUR 5

die schematische Darstellung der Spaltströmung unter geänderten Druckverhältnissen;

FIGUR 6

die schematische Darstellung einer Bahnumlenkung mit Hilfe eines feststehenden Kreisabschnittes mit seinen Strömungskanälen und einer Unterdruckkammer;

FIGUR 7

die schematische Darstellung der Bahnumlenkung nach Figur 6, jedoch mit einem Umlenkelement mit ortsveränderlichem Krümmungsradius;

FIGUR 8

verschiedene Ausführungsformen von Strömungs-Leitkörpern, nämlich: eine konvexe (A), eine flache (B) und eine konkave (C) Form;

FIGUR 9

schematische Darstellung von Umlenkflächen, welche an beiden Rändern der Bahn unabhängig verstellbar (A) bzw. auswechselbar (B) sind;

FIGUR 10

alternative Gestaltungsmöglichkeiten der Umlenkelemente

(A) flache Umlenkelemente an beiden Rändern der Bahn
(B) labyrinthförmige Umlenkelemente an beiden Rändern der Bahn
(C) ein sich über die gesamte Bahnbreite erstreckendes labyrinthförmiges Umlenkelement

FIGUR 11

Wirkungsweise des Effekts der Bahnstabilisierung

FIGUR 12

Detaildarstellung eines labyrinthartigen Umlenkelements mit nach außen ansteigendem Radius

FIGUR 13

Effekt der Zentrierung der Bahn, der aus Umlenkelementen nach Fig. 12 resultiert

FIGUR 14

Darstellung eines sich über die Breite der Umlenkvorrichtung erstreckenden Umlenkelements mit nach außen ansteigendem Radius

FIGUR 15

labyrinthförmiges Umlenkelement mit alternativer Form der Rillen

FIGUR 16

schematische Darstellungen von veränderbaren Unterdruckkammern mit Strömungskanälen;

FIGUR 17

schematische Darstellung der Ausführungsform einer beweglichen Abstützfläche;

FIGUR 18

schematische Darstellung einer geringfügig schwenkbaren Abstützfläche für den Einsatz zur Seitenkantenregelung;

Eine gezielte Beeinflussung der zwischen der äußeren Bahnseite und dem Strömungs-Leitkörper stattfindenden und von außen in den Unterdruckraum gerichteten Strömung in dem oben beschriebenen Sinne läßt sich nach der Erfindung dadurch erreichen, daß diese entsprechend gestalteten Strömungs-Leitkörper in einer definierten Anordnung zu der äußeren Bahnoberfläche installiert werden. Eine bereits sehr wirkungsvolle und vollkommen berührungslose Form der Bahnführung läßt sich schon dadurch erzielen, daß ebene plattenförmige Strömungs-Leitkörper 5 und 6 unmittelbar vor bzw. nach der Bahnumlenkung installiert werden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.The invention is explained in more detail with reference to the drawings. Here show:

FIGURE 1

the schematic representation of the web deflection with a circular cylindrical deflection surface, a vacuum chamber and flow channels at the entrance and exit of the chamber with the view X and the section YY;

FIGURE 2

(A) the schematic representation of the positioning of a flow guide body relative to the deflection surface of a web deflection
(B) the pressure curve over the moving web
(C) the course of the differential pressure between both surfaces of the web;

FIGURE 3

the schematic representation of a web deflection and two embodiments of support surfaces;

FIGURE 4

the schematic representation of the gap flow

FIGURE 5

the schematic representation of the gap flow under changed pressure conditions;

FIGURE 6

the schematic representation of a web deflection using a fixed circular section with its flow channels and a vacuum chamber;

FIGURE 7

the schematic representation of the path deflection according to Figure 6, but with a deflection element with a variable radius of curvature;

FIGURE 8

different embodiments of flow directors, namely: a convex (A), a flat (B) and a concave (C) shape;

FIGURE 9

schematic representation of deflection surfaces which are independently adjustable (A) or exchangeable (B) on both edges of the web;

FIGURE 10

alternative design options for the deflection elements

(A) flat deflection elements on both edges of the web
(B) labyrinth-shaped deflection elements on both edges of the web
(C) a labyrinth-shaped deflection element that extends over the entire width of the web

FIGURE 11

Mode of action of the effect of web stabilization

FIGURE 12

Detailed representation of a labyrinth-like deflection element with an increasing radius

FIGURE 13

Effect of centering the web, which results from deflection elements according to FIG. 12

FIGURE 14

Representation of a deflecting element which extends over the width of the deflecting device and has an outwardly increasing radius

FIGURE 15

labyrinth-shaped deflection element with an alternative shape of the grooves

FIGURE 16

schematic representations of variable vacuum chambers with flow channels;

FIGURE 17

schematic representation of the embodiment of a movable support surface;

FIGURE 18

schematic representation of a slightly pivotable support surface for use for side edge control;

A targeted influence of the flow taking place between the outer web side and the flow guide body and directed from the outside into the vacuum chamber in the sense described above can be achieved according to the invention in that these flow guide bodies are designed accordingly installed in a defined arrangement to the outer surface of the web. An already very effective and completely contactless form of the web guide can already be achieved by installing flat, plate-shaped

flow guide bodies

5 and 6 immediately before or after the web deflection, as is shown schematically in FIG. 1.

Eine Detaildarstellung der Verhältnisse im Eingangsbereich 2 der Bahnumlenkung des Ausführungsbeispiels ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der flache Strömungs-Leitkörper 5 schließt einen spitzen Winkel ω mit der Umlenkfläche 4 und somit mit der Bahn 1 ein, die sich hier in einer tangentialen Anordnung zu der Umlenkfläche 4 befindet und vor der Umlenkung geradlinig verläuft. Somit entsteht zwischen dem Strömungs-Leitkörper 5 und der äußeren Bahnoberfläche ein keilförmiger Kanal 16 von rechteckiger Querschnittsform, in dem aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Umgebung und der Kammer eine in die Kammer 8 (Fig. 1) gerichtete Strömung 12 erfolgt. Aufgrund der stetigen Verjüngung des Strömungsquerschnitts zwischen der Strömungs-Leitkörper 5 und der Bahn 1 in diesem Kanal liegt eine ständige Beschleunigung der Luftströmung 12 und eine entsprechende kontinuierliche Abnahme des Luftdrucks an der äußeren Seite der Bahn 1 vor (s. hierzu Fig. 2 B), während die innere Bahnseite an die Umgebung angrenzt und somit über der gesamten Fläche dem Umgebungsdruck p_o ausgesetzt ist. Aus den unterschiedlich hohen Druckkräften auf beiden Oberflächen der Bahn auf dieser Kanalstrecke resultiert eine nach Außen gerichtete Differenz-Druckverteilung p_o - p(α) auf der Bahn. Da die Bahn aus einem flexiblen Material besteht, wird deren Form innerhalb des Kanalabschnitts und in angrenzenden Bereichen zu einem wesentlichen Anteil durch diese aus der Kanalströmung resultierende Druckverteilung entlang des Kanals bestimmt. Die Kanalform und somit die Kanalströmung hängen ihrerseits stark von der Form dieses Bahnabschnittes ab, weil er eine deformierbare Wand des Kanals 16 darstellt. Bei einer vorgegebenen Form und Anordnung des Strömungs-Leitkörpers 5 und bei einem bestimmten Unterdruck in der Kammer 8 nimmt die Bahn 1 in diesem Bereich danach eine ganz bestimmte Form an, die durch das Gleichgewicht zwischen den auf sie einwirkenden Bahnspannungskräften T und den Differenzdruckkräften p_o - p(α) gekennzeichnet ist (Fig. 2C).A detailed representation of the conditions in the input area 2 of the web deflection of the exemplary embodiment can be seen from FIG. 2. The flat flow guide body 5 forms an acute angle ω with the deflection surface 4 and thus with the web 1, which is here in a tangential arrangement to the deflection surface 4 and runs in a straight line before the deflection. A wedge-shaped channel 16 of rectangular cross-sectional shape thus arises between the flow guide body 5 and the outer web surface, in which a flow 12 directed into the chamber 8 (FIG. 1) takes place due to the pressure difference between the surroundings and the chamber. Due to the constant tapering of the flow cross-section between the flow guide body 5 and the web 1 in this channel, there is a constant acceleration of the air flow 12 and a corresponding continuous decrease in the air pressure on the outer side of the web 1 (see FIG. 2B) , while the inner web side is adjacent to the environment and is thus exposed to the ambient pressure p _o over the entire surface. The differently high pressure forces on both surfaces of the web on this channel section result in an outward differential pressure distribution p _o - p (α) on the web. Since the web is made of a flexible material, its shape within the channel section and in adjacent areas is largely determined by this pressure distribution along the channel resulting from the channel flow. The channel shape and thus the channel flow in turn strongly depend on the shape of this path section, because it represents a deformable wall of the channel 16. With a given shape and arrangement of the flow guide body 5 and with a certain negative pressure in the chamber 8, the web 1 then takes on a very specific shape in this area, which is due to the balance between the web tension forces T acting on it and the differential pressure forces p _o - p (α) is marked (Fig. 2C).

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dienen die zwei scheibenförmigen Randbereiche 21 der drehbar gelagerten Walze 14 als Umlenkflächen, während der dazwischen liegende mittlere Zylinderabschnitt mit einem etwas kleineren Durchmesser als eine Notabstützung dient.In the embodiment shown in FIG. 3, the two disk-shaped edge regions 21 of the rotatably mounted roller 14 serve as deflection surfaces, while the intermediate cylinder section with a somewhat smaller diameter serves as an emergency support.

Im Bereich der Bahnumlenkung ist bei einer bestimmten Bahnspannung T und bei einem vorgegebenen Durchmesser der kreiszylindrischen Umlenkflächen 21 ein Mindestwert des Differenzdrucks p_o-p zwischen den beiden Oberflächen der Bahn 1 nicht zu unterschreiten, wenn ein Aufliegen der Bahn 1 auf diesen beiden Schultern 21 vermieden werden soll. Wenn dies gewährleistet ist, entsteht ein Spalt s zwischen den beiden Flächen 21 und den entsprechenden Randbereichen der inneren Seite der Bahn 1. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen den beiden Unterlagenseiten erfolgt dann eine Luftströmung 15 in den Unterdruckraum 18 hinein, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks muß die durch diese Spaltströmung 15 in den Unterdruckraum 18 gelangende Luftmenge ständig durch die Unterdruckquelle U entfernt werden, wobei durch Steuerung ihrer Saugleistung die Spaltenbreite s einstellbar ist.In the area of the web deflection, a minimum value of the differential pressure p _o -p between the two surfaces of the web 1 should not be undershot at a specific web tension T and with a predetermined diameter of the circular-cylindrical deflection surfaces 21 if the web 1 does not rest on these two shoulders 21 shall be. If this is ensured, there is a gap s between the two surfaces 21 and the corresponding edge regions of the inner side of the web 1. Because of the pressure difference between the two base sides, an air flow 15 then takes place into the vacuum space 18, as can be seen from FIG. 1 . In order to maintain the vacuum, the amount of air entering the vacuum chamber 18 through this gap flow 15 must be constantly removed by the vacuum source U, the gap width s being adjustable by controlling its suction power.

Bei einer geschlossenen und luftundurchlässigen Mantelfläche 9 des Körpers bzw. der Walze 14 muß die durch die oben erwähnte Spaltströmung 15 in die Kammer 8 gelangende Luftmenge in dem rechteckigen Kanal 17 zwischen der Innenfläche der Bahn 1 und der Mantelfläche 9 der Walze 14 nachströmen können (siehe 10 und 11 in Fig. 1 und Fig. 3), damit auf der konkaven Unterlagenseite der Umgebungsdruck p_o aufrechterhalten werden kann. Um eine ungedrosselte Nachströmung der Luft sicherzustellen, kann die Fläche 9 der Notabstützung aus einem porösen Material (Fig. 3A) hergestellt oder mit Öffnungen 20 (Fig. 3B) für den Lufteintritt versehen werden, so daß die Luftströmung aus der Umgebung an die konkave Bahnoberfläche nicht nur entlang der Mantelfläche 9 des Zylinders (10, 11), sondern auch quer durch ihn hindurch (19) erfolgen kann. Hierzu wird auf Fig. 3 verwiesen. Diese Maßnahme erlaubt die Absatzhöhe zwischen der Umlenkfläche 21 und der Fläche 9 der Notabstützung klein zu halten. Da sich die Bahn 1 in einem Störungsfall nicht nur auf dem mittleren Bereich 9 des Körpers 14 abstützt sondern teilweise auch auf den beiden Schultern 21 auflegt, gestattet dies die bei einer Notabstützung der Bahn entstehende mechanische Belastung der Bahn 1 gering zu halten. Bei empfindlichen Bahnmaterialien ist dies besonders wichtig, weil die Bahn 1 sonst aufgrund der überproportionalen Belastung im Randbereich einreißen kann. Eine niedrige Absatzhöhe ist auch von Vorteil, wenn ausgehend von einem Stillstand oder einem Störungsfall der normale Betriebszustand wiederhergestellt werden soll. Ein sehr starkes Einknicken der Bahn im mittleren Bereich erschwert zudem den Aufbau des Unterdrucks in der Kammer 8 und die Etablierung der Kanalströmungen 12, 13 nach einem Stillstand.With a closed and air-impermeable outer surface 9 of the body or the roller 14, the amount of air entering the chamber 8 through the above-mentioned gap flow 15 must be able to flow in the rectangular duct 17 between the inner surface of the web 1 and the outer surface 9 of the roller 14 (see 10 and 11 in Fig. 1 and Fig. 3), so that the ambient pressure p _o can be maintained on the concave base side. In order to ensure an unthrottled afterflow of air, the surface 9 of the emergency support can be made of a porous material (FIG. 3A) or provided with openings 20 (FIG. 3B) for the air entry so that the air flow from the environment to the concave surface of the web not only along the lateral surface 9 of the cylinder (10, 11), but also across it (19). For this, reference is made to FIG. 3. This measure allows the heel height between the deflecting surface 21 and the surface 9 of the emergency support to be kept small. Since the web 1 is not only supported on the central region 9 of the body 14 in the event of a fault, but also partly on the two Laying on shoulders 21, this allows the mechanical load on the web 1 which arises in the event of an emergency support of the web to be kept low. This is particularly important for sensitive web materials, because otherwise web 1 can tear due to the disproportionate load in the edge area. A low heel height is also an advantage if the normal operating status is to be restored from a standstill or a malfunction. A very strong buckling of the web in the middle area also makes it more difficult to build up the negative pressure in the chamber 8 and to establish the channel flows 12, 13 after a standstill.

Wenn die mittlere Mantelfläche 9 des Körpers 14 stört oder wenn eine Systemstörung wie durch Ausfall der Unterdruckquelle (U) weitgehend ausgeschlossen werden kann, kann der mittlere Abschnitt des Körpers 14 weggelassen werden. In diesem Fall sind lediglich zwei Umlenkflächen in Form von drehbar gelagerten Scheiben 21 in beiden Randbereichen der Bahn 1 vorhanden, wie in Fig. 4B dargestellt ist. Der wesentliche Vorteil der Verwendung einer drehbar gelagerten Walze 14 nach Fig. 1 oder ebenfalls drehbaren scheibenförmigen Umlenkelementen 21 nach Fig. 4B ist die Möglichkeit der Notabstützung der Bahn 1 über ihre gesamte Bahnbreite im Falle einer Trägerwalze 14 bzw. über die Breite der Umlenkflächen bei Trägerscheiben 21. Dies hilft die negativen Folgen einer Systemstörung in Grenzen zu halten.If the middle lateral surface 9 of the body 14 interferes or if a system malfunction such as that caused by failure of the vacuum source (U) can largely be ruled out, the middle section of the body 14 can be omitted. In this case, there are only two deflection surfaces in the form of rotatably mounted disks 21 in both edge regions of the web 1, as shown in FIG. 4B. The main advantage of using a rotatably mounted roller 14 according to FIG. 1 or likewise rotatable disk-shaped deflection elements 21 according to FIG. 4B is the possibility of emergency support of the web 1 over its entire web width in the case of a carrier roller 14 or over the width of the deflection surfaces in the case of carrier disks 21. This helps to limit the negative consequences of a system malfunction.

Wenn ein leichtes Aufliegen der äußersten Ränder der Bahn 1 auf drehbaren Umlenkflächen 21 der Walze 14 toleriert werden kann, kann die Spaltströmung 15 vollständig unterbunden werden, so daß entsprechend niedriger Energieaufwand zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Kammer 8 notwendig wird. Diese Verhältnisse sind in Fig. 5 dargestellt.If a slight resting of the outermost edges of the web 1 on rotatable deflection surfaces 21 of the roller 14 can be tolerated, the gap flow 15 can be completely prevented, so that a correspondingly low expenditure of energy is necessary to maintain the negative pressure in the chamber 8. These relationships are shown in FIG. 5.

Um ein Schleifen der Bahn auf Umlenkflächen zu vermeiden, muß in diesem Fall sichergestellt werden, daß sich die Umlenkflächen 21 mit einer Umfangsgeschwindigkeit identisch mit der Bahngeschwindigkeit drehen. Dies kann mit Hilfe von Reibungskräften, durch die Bahn 1 selbst oder durch einen Fremdantrieb geschehen.In this case, in order to avoid grinding the web on deflection surfaces, it must be ensured that the deflection surfaces 21 rotate identically with the web speed at a peripheral speed. This can be done with the help of frictional forces, by the web 1 itself or by an external drive.

Im Falle eines vollständigen Abhebens der Bahn von den Umlenkflächen 21 können diese auch als feststehende Flächen gestaltet werden und brauchen nicht mehr aus einem geschlossenen Zylinder 14 zu bestehen. Sie können deshalb auf einen Zylinderausschnitt 22 im Umlenkbereich beschränkt werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Wegen des Fehlens einer Rotationsbewegung können feststehende Umlenkflächen auch eine andere Form als ein Kreiszylinder haben. So können sie z.B. aus einer elliptischen Zylinderoberfläche 23, wie in Fig. 7 dargestellt ist, bestehen. Es lassen sich auch andere nicht dargestellte zylindrische Formen hierbei einsetzen.If the web is completely lifted off from the deflection surfaces 21, these can also be designed as fixed surfaces and no longer need to consist of a closed cylinder 14. They can therefore be limited to a cylinder cutout 22 in the deflection area, as shown in FIG. 6. Because there is no rotational movement, fixed deflecting surfaces can also have a shape other than a circular cylinder. So you can e.g. consist of an elliptical cylinder surface 23, as shown in FIG. 7. Other cylindrical shapes, not shown, can also be used here.

Um eine vollkommene Umschlingung durch die Bahn 1 sicherzustellen, muß die Kontur allerdings über die Länge konvex ausgebildet sein. Diese Freiheit ergibt die Möglichkeit die Form der Umlenkung an unterschiedlichen Winkelpositionen α individuell zu gestalten, siehe hierzu Fig. 7. Es muß lediglich sichergestellt werden, daß der Übergang zwischen Bogenabschnitten mit unterschiedlichen Krümmungsradien stetig erfolgt und der von der Bahnspannung her zulässige minimale Krümmungsradius an keiner Stelle der Kontur der Umlenkung unterschritten wird.In order to ensure a perfect wrap through the web 1, however, the contour must be convex over the length. This freedom gives the possibility of individually designing the shape of the deflection at different angular positions α, see FIG. 7. It only has to be ensured that the transition between arc sections with different radii of curvature takes place continuously and the minimum curvature radius permitted by the web tension at none Point of the contour of the deflection is undershot.

Somit können die Ein- und Ausgangsbereiche der Umlenkung primär im Hinblick auf die Kanalströmung gestaltet werden, während die Optimierung in den übrigen Bereichen nach anderen Gesichtspunkten, wie etwa der gewünschten Spaltenbreite an beiden Unterlagenrändern, erfolgen kann.Thus, the input and output areas of the deflection can be designed primarily with regard to the channel flow, while the optimization in the remaining areas can take place according to other aspects, such as the desired column width on both edges of the underlay.

Die Kontur kann auch aus einer Kurve bestehen, bei der sich der örtliche Krümmungsradius in einer vorgegebenen Weise (z.B. nach einer mathematischen Abhängigkeit) als Funktion der Winkelkoordinate α der Umlenkung ergibt. Die fest installierten Umlenkelemente müssen auch nicht notwendigerweise aus Vollzylinder bzw. aus deren Segmenten bestehen. Sie können auch durch Biegung eines streifenartigen Materials in die gewünschte gekrümmte Form hergestellt werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.The contour can also consist of a curve in which the local radius of curvature results in a predetermined manner (e.g. according to a mathematical dependency) as a function of the angular coordinate α of the deflection. The permanently installed deflection elements do not necessarily have to consist of solid cylinders or their segments. They can also be made by bending a strip-like material into the desired curved shape, thereby reducing manufacturing costs.

Die in Verbindung mit der Ausführungsform in Fig. 3 dargelegten Überlegungen bezüglich der Gestaltungsmöglichkeiten der mittleren Fläche der Notabstützung bzw. deren totaler Wegfall (Fig. 3 bzw. Fig. 4 und Fig. 5) gelten natürlich sinngemäß auch für die beiden in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele aber darüber hinaus auch für jede beliebige hier nicht dargestellte Form der Umlenk- und Abstützflächen.The considerations set out in connection with the embodiment in FIG. 3 with regard to the design options for the central area of the emergency support or its total elimination (FIG. 3 or FIG. 4 and FIG. 5) naturally apply analogously also for the two exemplary embodiments shown in FIGS. 6 and 7, but also for any shape of the deflection and support surfaces not shown here.

Die der Bahn zugewandte Kontur des Strömungs-Leitkörpers 5, 6 kann flach sein oder entlang des Strömungskanals 16 eine beliebig gekrümmte Form aufweisen. Um den Zusammenhang zwischen der Form des Strömungs-Leitkörpers und der daraus resultierenden Form des Bahnabschnitts im Kanal 16 zu verdeutlichen sind diese Verhältnisse in Fig. 8 jeweils für eine konvexe (Fig. 8A), eine flache (Fig. 8B) und eine konkave (Fig. 8C) Form des Strömungs-Leitkörpers 24, 25, bzw. 26 qualitativ dargestellt.The contour of the flow guide body 5, 6 facing the web can be flat or can have any shape along the flow channel 16. In order to clarify the relationship between the shape of the flow guide body and the resulting shape of the path section in the channel 16, these relationships are shown in FIG. 8 for a convex (FIG. 8A), a flat (FIG. 8B) and a concave ( Fig. 8C) shape of the flow guide body 24, 25, and 26 qualitatively shown.

Die konvexe Form des Strömungs-Leitkörpers 24 ist durch die höchste Rate der Querschnittsverengung im Kanal 16 gekennzeichnet. Die Unterdruckverteilung wird überwiegend durch den Endbereich der Kanalströmung bestimmt. Dementsprechend ist die Bahn 1 im Anfangsabschnitt noch annähernd geradlinig und wird erst im Endbereich stark zum Strömungs-Leitkörper 24 hin deformiert. Die Gefahr der unbeabsichtigten Berührung des Strömungs-Leitkörpers durch die Bahn besteht deshalb auch nur in diesem Endbereich.The convex shape of the flow guide body 24 is characterized by the highest rate of cross-sectional constriction in the channel 16. The vacuum distribution is mainly determined by the end area of the channel flow. Accordingly, the web 1 is still approximately straight in the initial section and is only strongly deformed toward the flow guide body 24 in the end region. The danger of the flow guide body inadvertently touching the web therefore therefore only exists in this end region.

Bei einem ebenen Strömungs-Leitkörper 25 nach Fig. 8B ist der Beitrag des letzten Kanalabschnitts nicht mehr so dominant und auch der mittlere Kanalabschnitt leistet ebenfalls einen wesentlichen Anteil zum Aufbau der Unterdruckkräfte.In the case of a flat flow guide body 25 according to FIG. 8B, the contribution of the last channel section is no longer so dominant, and the middle channel section also makes a significant contribution to building up the negative pressure forces.

Bei einem konkaven Strömungs-Leitkörper 26 ist ein noch größerer Abschnitt am Aufbau des Unterdrucks beteiligt. Entsprechend flacher sind also die Formen der Unterdruckkurve und der Bahn.In the case of a concave flow guide body 26, an even larger section is involved in building up the negative pressure. The forms of the vacuum curve and the path are correspondingly flatter.

Weil alle drei Ausführungsformen der Strömungs-Leitkörper durch bestimmte Vor- und Nachteile gekennzeichnet sind, sollte bei der Entscheidung über die Wahl der geeigneten Form der Strömungs-Leitkörper in jedem konkreten Fall das jeweilige Betriebsumfeld näher betrachtet werden.Because all three embodiments of the flow guide body are characterized by certain advantages and disadvantages, the respective operating environment should be considered in each specific case when deciding on the choice of the suitable shape of the flow guide body.

Um eine optimale Wirkung zu erzielen kann ein Strömungs-Leitkörper auch aus einer bestimmten Kombination der drei Formen A, B und C zusammengesetzt werden. Der Strömungs-Leitkörper besteht in diesem Fall aus einer sequentiellen Anordnung von mehreren Abschnitten unterschiedlicher Form und Krümmung.To achieve an optimal effect, a flow guide can also be made from a specific combination of the three Forms A, B and C can be put together. The flow guide body consists in this case of a sequential arrangement of several sections of different shape and curvature.

Der Strömungs-Leitkörper kann an beliebigen Positionen mit Löchern oder Schlitzen beliebiger Form und Größe ausgestattet werden oder die Kanalfläche kann ganz oder abschnittsweise aus einem luftdurchlässigen Material bestehen, um einen bewußt gewollten Zustrom von Außenluft in den Unterdruckbereich im Luftkanal 16 zu ermöglichen. Dies kann z.B. sinnvoll sein in Verbindung mit einem konkaven Strömungs-Leitkörper, um ein totales Ansaugen der Bahn an den Strömungs-Leitkörper 26 auszuschließen.The flow guide body can be provided at any position with holes or slots of any shape and size, or the channel surface can consist entirely or in sections of an air-permeable material in order to allow a deliberately intended inflow of outside air into the negative pressure area in the air duct 16. This can e.g. be useful in connection with a concave flow guide body to rule out a total suction of the web on the flow guide body 26.

Es kann aber durch solche Öffnungen im Strömungs-Leitkörper aktiv Luft in den Strömungskanal 16 gepumpt werden, um die Intensität der Kanalströmung zu steigern und sie in gewissen Grenzen bewußt zu steuern. Ein solches Vorgehen ist von Luftdüsen zur Bahnstabilisierung her bekannt, die auf dem Prinzip des Aufbaus eines Unterdrucks zwischen der Bahn und einer dicht an ihrer Oberfläche angeordneten Düse mittels einer tangential aus der Düse austretenden Luftströmung beruhen.However, air can be actively pumped into the flow channel 16 through such openings in the flow guide body in order to increase the intensity of the channel flow and to consciously control it within certain limits. Such a procedure is known from air nozzles for web stabilization, which are based on the principle of building a negative pressure between the web and a nozzle arranged close to its surface by means of an air flow emerging tangentially from the nozzle.

Um einen möglichst wirbelfreien Eintritt der Kanalströmung 12, 13 in den Unterdruckraum 18 der Kammer 8 zu ermöglichen kann der Strömungs-Leitkörper 5, 6 ins Kasteninnere weitergeführt werden, so daß die Querschnittsfläche des Kanals 16 wieder ansteigt. Hierbei können unterschiedliche Formen des Strömungs-Leitkörpers in Einlaufbereich mit ebenfalls unterschiedlichen Formen im Auslaufbereich kombiniert werden. In diesem Zusammenhang kann mit Hilfe von unterschiedlichen, allgemein bekannten Maßnahmen, wie durch das Anbringen von Löchern im Auslaufbereich des Strömungs-Leitkörpers die sanfte Angleichung des Drucks der Kanalströmung an das Niveau in der Unterdruckkammer 8 realisiert werden.In order to enable the channel flow 12, 13 to enter the vacuum chamber 18 of the chamber 8 as swirl-free as possible, the flow guide body 5, 6 can be guided into the interior of the box, so that the cross-sectional area of the channel 16 increases again. Different shapes of the flow guide body in the inlet area can also be combined with likewise different shapes in the outlet area. In this context, with the help of various, generally known measures, such as the provision of holes in the outlet area of the flow guide body, the pressure of the channel flow can be gently adjusted to the level in the vacuum chamber 8.

Der Kanalströmung ist im Falle einer Längsbewegung der Bahn auch eine Strömung aufgrund der Luftgrenzschicht an der beweglichen Bahnoberfläche überlagert. Die Intensität dieser Grenzschichtströmung steigt mit der Bahngeschwindigkeit an. Diese Strömung ist beim Eintritt der Bahn 1 in die Umlenkkammer 8 ebenfalls in das Kammerinnere gerichtet und überlagert sich somit der durch den Unterdruck in der Kammer 8 hervorgerufenen Kanalströmung 12. Beim Austritt der Bahn 1 aus der Kammer 8 ist die Grenzschicht-Strömung der Kanalströmung 13 entgegengesetzt gerichtet. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten können somit im Eintritts- und Austrittsbereich 2 bzw. 3 unterschiedliche Strömungsverhältnisse in diesen Kanälen vorliegen, so daß zur Berücksichtigung dieser Verhältnisse individuell unterschiedliche Formgebungen bzw. Positionierungen der Strömungs-Leitkörper erforderlich sind.In the event of a longitudinal movement of the web, the channel flow is also superimposed on a flow due to the air boundary layer on the movable web surface. The intensity of this boundary layer flow increases with the web speed. This flow is at the entrance of lane 1 in the deflection chamber 8 is also directed into the chamber interior and thus overlaps the channel flow 12 caused by the negative pressure in the chamber 8. When the web 1 exits the chamber 8, the boundary layer flow of the channel flow 13 is directed in the opposite direction. At high web speeds, there can thus be different flow conditions in these channels in the entry and exit areas 2 and 3, so that individually different shapes or positions of the flow guide bodies are required to take these conditions into account.

Die Form des Profils des Strömungs-Leitkörpers kann sich bei Bedarf auch als eine Funktion der Koordinate quer zur Bewegungsrichtung der Bahn ändern. Dies kann z.B. bei größeren Bahnbreiten und hohen Bahngeschwindigkeiten sinnvoll sein, wenn die Grenzschichtströmung im mittleren Bereich der Bahn wesentlich anders aussieht als im durch starke Wirbelablösungen gekennzeichneten Randbereich. Dies kann aber auch wegen einer Luftdurchläsigkeit des Bahnmaterials oder ihrer eventuellen Ortsabhängigkeit in Richtung der Bahnbreite vorteilhaft sein. Auch eine Änderung der Dicke oder des spezifischen Flächengewichts des Materials können Faktoren sein, die eine solche Vorgehensweise als sinnvoll erscheinen lassen.The shape of the profile of the flow guide body can also change as a function of the coordinate transverse to the direction of movement of the web, if required. This can e.g. for larger web widths and high web speeds, it makes sense if the boundary layer flow in the middle area of the web looks significantly different than in the edge area characterized by strong eddy detachments. However, this can also be advantageous because of the air permeability of the web material or its possible location dependence in the direction of the web width. A change in the thickness or the specific weight per unit area of the material can also be factors that make such a procedure seem sensible.

In Querrichtung kann der Strömungs-Leitkörper gerade ausgebildet oder auch gekrümmt sein. Durch eine gekrümmte Form kann der Bahn eine leicht gekrümmte Form aufgezwungen werden. Durch Anwendung einer Bahnkrümmung vor und/oder nach der Umlenkkammer können die Verhältnisse in der Kammer 8 in gewissen Grenzen gesteuert werden. In Querrichtung gekrümmte Strömungs-Leitkörper können auch eingesetzt werden, wenn lokal unterschiedliche Verhältnisse am Strömungs-Leitkörper aus bestimmten Überlegungen als vorteilhaft angesehen werden.The flow guide body can be straight or curved in the transverse direction. A slightly curved shape can be forced onto the web by a curved shape. The conditions in chamber 8 can be controlled within certain limits by using a path curvature before and / or after the deflection chamber. Flow guide bodies curved in the transverse direction can also be used if locally different conditions on the flow guide body are regarded as advantageous for certain reasons.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Umlenkflächen 27, 28 an beiden Rändern der Bahn 3 unabhängig verstellbar, so daß sie auf einer Bewegungsachse parallel zur Bahnbreite in einem beliebigen Abstand zueinander positioniert werden können. Hierzu wird auf Fig. 9 A verwiesen.In an advantageous embodiment, the deflection surfaces 27, 28 are independently adjustable on both edges of the web 3, so that they can be positioned at any distance from one another on a movement axis parallel to the web width. For this, reference is made to FIG. 9A.

Die Umlenkvorrichtung ist in einer anderen Variante der Erfindung so ausgebildet, daß sie mit Umlenkflächen 29 unterschiedlicher Form und/oder Position ausgestattet werden kann, wie aus Fig. 9 B ersichtlich.In another variant of the invention, the deflection device is designed such that it can be equipped with deflection surfaces 29 of different shapes and / or positions, as can be seen from FIG. 9B.

Die Strömungs-Leitkörper in den Ein- und Ausgangsbereichen der Umlenkung sind dabei entweder entsprechend der maximalen Bahnbreite dimensioniert und ragen bei schmäleren Materialien über die Bahnbreite hinaus oder auch sie werden leicht auswechselbar gemacht, so daß unterschiedlich breit dimensionierte und/oder geformte und/oder positionierte Strömungs-Leitkörper in Verbindung mit unterschiedlichen Bahnbreiten zum Einsatz kommen können.The flow guide bodies in the input and output areas of the deflection are either dimensioned according to the maximum web width and protrude beyond the web width in the case of narrower materials, or they are easily made interchangeable so that they are of different widths and / or shaped and / or positioned Flow guide bodies in connection with different web widths can be used.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Umlenkelemente 33, 34 aus einer Anzahl von kleineren Flächen und den dazwischenliegenden Rillen, wie aus Fig. 10B ersichtlich. Durch die dadurch erreichte abwechselnde Erweiterung und Verengung des Spaltes zwischen der Innenfläche der Bahn und dem Umlenkelement, wird die einfache überwiegend eindimensionale Spaltströmung 32 der flachen Umlenkkörper 30, 31 (Fig. 10A) ersetzt durch eine kompliziertere Strömung 35 (Fig. 10B). Diese Art der Gestaltung eines Dichtspaltes ist unter dem Namen Labyrinth-Dichtung bekannt und erlaubt eine wesentlich effizientere Abdichtung des Unterdruckraums 18 gegenüber der Umgebung als dies bei einem einfachen Spalt gleichbleibender Querschnittsfläche (Fig. 10A) möglich ist. Somit lassen sich bei gleicher Leistung der Unterdruckquelle größere Spaltbreiten s zwischen der Bahn und den Umlenkflächen erreichen. Dabei kann sich die labyrinthartige Umlenkfläche auf die beiden Randbereiche der Bahn beschränken (Fig. 10B) aber sich auch auf die Gesamtbreite der Bahn erstrecken (Fig. 10C). Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Anpassung der Apparatur an die Breite der jeweiligen Bahn kann bei Einsatz von Umlenkflächen, die sich über die Gesamtbreite der Umlenkvorrichtung erstrecken (36), entfallen, wenn dieses Umlenkelement breit genug ist alle in Frage kommenden Bahnbreiten abzudecken. Dies ist ein sehr wichtiger Vorteil für die Praxis, wenn Bahnmaterialien mit stark unterschiedlichen Breiten zum Einsatz kommen.In a further advantageous embodiment, the deflection elements 33, 34 consist of a number of smaller areas and the grooves lying between them, as can be seen from FIG. 10B. As a result of the alternating widening and narrowing of the gap between the inner surface of the web and the deflection element, the simple predominantly one-dimensional gap flow 32 of the flat deflection bodies 30, 31 (FIG. 10A) is replaced by a more complicated flow 35 (FIG. 10B). This type of design of a sealing gap is known under the name labyrinth seal and allows the vacuum chamber 18 to be sealed much more efficiently than the environment than is possible with a simple gap of constant cross-sectional area (FIG. 10A). In this way, larger gap widths s can be achieved between the web and the deflection surfaces with the same power of the vacuum source. The labyrinth-like deflecting surface can be limited to the two edge regions of the web (FIG. 10B) but may also extend to the total width of the web (FIG. 10C). The adjustment of the apparatus to the width of the respective web, shown schematically in FIG. 9, can be omitted when using deflecting surfaces which extend over the entire width of the deflecting device (36) if this deflecting element is wide enough to cover all possible web widths. This is a very important advantage in practice when web materials with widely differing widths are used.

Die bessere Abdichtung verhindert bei dieser labyrithartigen Gestaltung des Umlenkelements auch, daß bei einem zu starken Abheben der Bahn von der Umlenkfläche -wie dies z.B. bei einem plötzlichen Absinken der Bahnspannung vorkommen kann- der Unterdruck im Raum 18 schlagartig zusammenbricht. Dies hilft die System-Instabilitäten drastisch zu reduzieren, die normalerweise entstehen würden, wenn die Luftleckage starken zeitlichen Schwankungen unterworfen ist und die Unterdruckquelle zu träge ist diesen Schwankungen zu folgen.With this labyrithic design of the deflecting element, the better sealing also prevents that if the web is lifted too strongly from the deflecting surface, as is the case, for example, in the event of a sudden drop in web tension, the vacuum in space 18 suddenly breaks down. This helps to drastically reduce the system instabilities that would normally arise if the air leakage is subject to large fluctuations in time and the vacuum source is too slow to follow these fluctuations.

In Verbindung mit der vorliegenden Anwendung stellen diese Vorteile eines labyrinthartigen Umlenkelements allerdings nur willkommene Nebeneffekte dar. Der eigentliche Zweck dieser Gestaltungsform ist allerdings der damit verbundene Stabilisierungseffekt, der es ermöglicht ein ungewolltes seitliches Verlaufen der Bahn zu verhindern. Bei einer vollkommen berührungslosen Umlenkvorrichtung werden normalerweise lediglich Kräfte senkrecht zur Bahnoberfläche erzeugt, die die bei der Bahnumlenkung entstehenden Bahnkräfte kompensieren sollen. Tangential zur Bahnoberfläche gerichtete Kräfte sind jedoch zur Sicherung der seitlichen Position der Bahn erforderlich und diese sind meist nicht verfügbar.In connection with the present application, however, these advantages of a labyrinth-like deflecting element are only welcome side effects. The real purpose of this design form, however, is the associated stabilizing effect, which makes it possible to prevent the web from running unintentionally to the side. In the case of a completely contactless deflection device, normally only forces are generated perpendicular to the web surface, which are intended to compensate for the web forces which arise during the web deflection. Forces that are tangent to the web surface are required to secure the lateral position of the web and these are usually not available.

Der Stabilisierungseffekt einer labyrinthartigen Umlenkfläche entsteht in diesem Fall an der Stelle des Eintritts der Leckageluft in den Unterdruckraum (18) und dies läßt sich anhand von Fig. 11 erklären. Hier sind drei unterschiedliche seitliche Positionen des einen Randes der Bahn (1) dargestellt. Die an der letzten unterhalb der Bahn (1) befindlichen Erhebung 37 des Umlenkelements 34 vorbeiströmende Luft 35 entspannt sich in die angrenzende Rille 38, die nur teilweise von der Bahn abgedeckt ist, und gelangt nach einer Richtungsumkehr in den Unterdruckraum 18. Dabei entsteht ein von der Rille 38 in das Innere des Unterdruckraums 18 gerichteter Luftstrahl L. Bei einer seitlichen Verschiebung der Bahn wie in Fig. 11B dargestellt, verengt sich die für diesen Luftstrahl zur Verfügung stehende Breite an der engen Stelle 36. Die Geschwindigkeit und somit die Energie des Luftstrahls L nehmen zu. Die Bahn ruft bei ihrer weiteren seitlichen Verschiebung eine zunehmende Verengung der engsten Stelle 36 und muß sich also durch einen starken Luftstrahl L hindurch bewegen. Der Impuls des Luftstrahls L setzt einer solchen seitlichen Bewegung der Bahn einen Widerstand entgegen und übt deshalb eine der seitlichen Bahnbewegung entgegengesetzte Kraft aus. Dieser Effekt bleibt erhalten bis die Rille 38 vollkommen von der Bahn 1 abgedeckt ist und der Rand der Bahn die nächste Erhebung erreicht.In this case, the stabilizing effect of a labyrinth-like deflection surface arises at the point where the leakage air enters the vacuum chamber (18) and this can be explained with reference to FIG. 11. Here three different lateral positions of one edge of the web (1) are shown. The air 35 flowing past the last elevation 37 of the deflection element 34 located below the path (1) relaxes in the adjacent groove 38, which is only partially covered by the path, and after a reversal of direction reaches the vacuum chamber 18 the groove 38 air jet L directed into the interior of the vacuum chamber 18. When the web is displaced laterally as shown in FIG. 11B, the width available for this air jet narrows at the narrow point 36. The speed and thus the energy of the air jet L increase. As it moves further to the side, the web calls an increasing narrowing of the narrowest point 36 and must therefore move through a strong air jet L. Of the The impulse of the air jet L opposes such a lateral movement of the web and therefore exerts a force opposite to the lateral web movement. This effect remains until the groove 38 is completely covered by the web 1 and the edge of the web reaches the next elevation.

Ein zusätzlicher Stabilisierungseffekt läßt sich erreichen, wenn die Erhebungen nach Außen hin höher werden, so daß der Übergang von einer Erhebung zu einer Anderen mit einem entsprechendem Anheben der Bahn um das Maß Δh (Fig. 12) verbunden ist. Da die Bahn unter einer Bahnspannung steht, muß für diese resultierende Erhöhung des Krümmungsradius der Bahn eine Energie aufgewendet werden. Dies hat zur Folge, daß der Seitenverschiebung der Bahn von einer Position P1 in eine neue Position P2 ein Widerstand entgegengesetzt wird. Bei einem ständigen Anstieg der Höhe der Erhebungen bilden diese eine Schalenkontur in der die Bahn mittig positioniert wird (Fig. 13A). Bei einer etwaigen seitlichen Verschiebung, wie in Fig. 13B schematisch dargestellt, nimmt die Bahn zwangsläufig eine schräge Position in dieser Schale ein, weil eine Bewegung der Bahn aus der Mittellage heraus dann immer mit ihrem Anheben an einem Rand und einem entsprechenden Absinken am anderen Rand verbunden ist. Bei einer derart schräg orientierten Bahn entstehen in ihr aufgrund der Bahnspannung vom hohen zum niedrigen Rand gerichtete seitliche Kräfte F, die bestrebt sind die Bahn in ihre ursprüngliche mittige Lage zu bringen. Diese zusätzlichen Stabilisierungseffekte eines labyrinthförmigen Umlenkelements mit einer Schalenkontur verstärken den oben erläuterten Effekt einer Labyrinthstruktur mit einheitlicher Erhebungshöhe wesentlich.An additional stabilizing effect can be achieved if the elevations become higher towards the outside, so that the transition from one elevation to another is associated with a corresponding raising of the web by the dimension Δh (FIG. 12). Since the web is under web tension, energy must be expended for this resulting increase in the radius of curvature of the web. As a result, the lateral displacement of the web from a position P1 to a new position P2 is resisted. With a constant increase in the height of the elevations, these form a shell contour in which the web is positioned in the center (FIG. 13A). In the event of any lateral displacement, as shown schematically in FIG. 13B, the web inevitably assumes an oblique position in this shell, because a movement of the web from the central position then always with its lifting on one edge and a corresponding decrease on the other edge connected is. With such a diagonally oriented web, lateral forces F are generated in it due to the web tension from the high to the low edge, which endeavors to bring the web into its original central position. These additional stabilizing effects of a labyrinth-shaped deflecting element with a shell contour significantly reinforce the above-described effect of a labyrinth structure with a uniform elevation.

In Fig. 14 ist ein sich über die Breite der Umlenkvorrichtung erstreckendes Umlenkelement 41 mit nach außen ansteigendem Radius der streifenförmigen Umlenkflächen dargestellt.FIG. 14 shows a deflecting element 41 which extends over the width of the deflecting device and with a radius of the strip-shaped deflecting surfaces which increases towards the outside.

Die mittige Positionierung der Bahn (1), die sich bei Verwendung von Umlenkelementen mit nach außen ansteigendem Radius der streifenförmigen Umlenkflächen ergibt, kann für eine aktive Beeinflussung der seitlichen Bahnposition eingesetzt werden, wenn die Umlenkelemente 39 und 40 bzw. das Umlenkelement 41 quer zur Bahnlaufrichtung verschoben werden können. Bei Feststellung eines seitlichen Verlaufens der Bahn (1) mittels eines Sensors werden hierzu die Umlenkelemente 39 und 40 bzw. das Umlenkelement 41 entsprechend einem Regelalgorithmus und mittels eines Mechanismus für Parallelverschiebung in eine neue transversale Position gebracht. Die anhand des Fig. 13 erläuterten Zentrierkräfte F, die aus der dabei entstehenden unsymmetrischen Anordnung der Umlenkelemente relativ zur Bahn (1) resultieren, werden zur Korrektur der seitlichen Bahnposition benutzt. Zur Erzielung der gleichen Wirkung kann natürlich anstelle der Umlenkelemente auch die gesamte Umlenkvorrichtung in Querrichtung verschoben werden. Bei Verwendung von zwei Umlenkelementen 39, 40 ist jedoch die Lösung der Aufgabe mittels alleiniger Verschiebung der Umlenkelemente sinnvoller, weil der gleiche Verschiebemechanismus auch für eine individuelle Neupositionierung der beiden Umlenkelemente zwecks Anpassung an unterschiedliche Bahnbreiten (gemäß Fig. 9A) benutzt werden kann.The central positioning of the web (1), which results when using deflecting elements with an outwardly increasing radius of the strip-shaped deflecting surfaces, can be used to actively influence the lateral web position if the deflecting elements 39 and 40 or the deflecting element 41 transversely to the direction of web travel can be moved. If a lateral is found For this purpose, the path (1) is moved by means of a sensor, the deflection elements 39 and 40 or the deflection element 41 are brought into a new transverse position in accordance with a control algorithm and by means of a mechanism for parallel displacement. The centering forces F explained with reference to FIG. 13, which result from the asymmetrical arrangement of the deflection elements relative to the web (1) that is created, are used to correct the lateral web position. To achieve the same effect, the entire deflection device can of course also be moved in the transverse direction instead of the deflection elements. When using two deflecting elements 39, 40, however, the solution of the task by moving the deflecting elements alone is more meaningful, because the same displacement mechanism can also be used for an individual repositioning of the two deflecting elements for the purpose of adaptation to different web widths (according to FIG. 9A).

Die Anzahl der Erhebungen und die Breite jeder Erhebung können den vorliegeneden Gegebenheiten individuell angepaßt werden. In diesem Zusammenhang können sie alle eine einheitliche Breite haben aber auch individuell unterschiedlich dimensioniert sein. Auch in der Umfangsrichtung brauchen die Kanten dieser Erhebungen nicht zwangsläufig geradlinig zu verlaufen. Sie können vielmehr eine wellige, sägezahnähnliche oder sonstige Formen aufweisen. Diese Aussagen gelten sinngemäß auch für Rillen, die bezüglich ihrer Breite, ihrer Tiefe aber besonders der Kontur ihres Querschnitts beliebig gestaltet werden können. In diesem Zusammenhang können durch eine optimale Abstimmung dieser Parameter die Eigenschaften des Luftstrahls L im Hinblick auf ihre Stabilisierwirkung bewußt beeinflußt werden. Durch eine strömungstechnisch günstigere Gestaltung der Kontur der Rillen, z.B. durch Wahl einer gekrümmten Geometrie 42 (Fig. 15) anstelle einer eckigen Form wird beispielsweise dafür gesorgt, daß die Energie des Luftstahls L bei der Richtungänderung in der Rille weitgehend erhalten bleibt und nicht durch extreme Wirbelbildung reduziert wird.The number of surveys and the width of each survey can be individually adapted to the existing circumstances. In this context, they can all have a uniform width but can also be dimensioned individually in different ways. Even in the circumferential direction, the edges of these elevations do not necessarily have to run in a straight line. Rather, they can have a wavy, sawtooth-like or other shape. These statements apply mutatis mutandis to grooves, which can be designed as desired with regard to their width, their depth, but especially the contour of their cross-section. In this context, the properties of the air jet L can be deliberately influenced with regard to their stabilizing effect by optimally coordinating these parameters. Through a more aerodynamically favorable design of the contour of the grooves, e.g. by choosing a curved geometry 42 (FIG. 15) instead of an angular shape, it is ensured, for example, that the energy of the air steel L is largely retained when the direction changes in the groove and is not reduced by extreme eddy formation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Strömungs-Leitkörper unabhängig von ihrer Ausführungsform in der Art flexibel gestaltet, daß deren Abstand d_min und deren Anordnungswinkel α und Winkelstellung ω gegenüber dem Umlenkelement präzise und reproduzierbar verändert werden können, s. hierzu Fig. 2. Somit kann die gleiche Umlenkvorrichtung in Verbindung mit unterschiedlichen Bahnmaterialien und Betriebsbedingungen optimal eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment, the flow guide bodies are designed to be flexible regardless of their embodiment in such a way that their spacing d _min and their arrangement angle α and angular position ω relative to the deflection element can be changed precisely and reproducibly, see. Fig. 2. Thus, the same deflection device can be used optimally in connection with different web materials and operating conditions.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Strömungs-Leitkörper als in der Umfangsrichtung der Umschlingung verschiebbar gemacht. Wenn dabei durch eine Konstruktion, wie in Fig. 16 schematisch dargestellt, sichergestellt wird, daß trotz der Verstellung der Strömungs-Leitkörper die Abdichtung des Raumes 18 unter Unterdruck gegenüber der Umgebung gewahrt bleibt, entsteht eine Möglichkeit der flexiblen Veränderung der Bahnkonfiguration, wie ebenfalls aus Fig. 16 für eine 180° bzw. 90° Bahnumlenkung ersichtlich ist. Die Figuren A, B und C zeigen unterschiedliche Verschiebungsmechanismen.In a further advantageous embodiment, the flow guide bodies are made displaceable in the circumferential direction of the loop. If it is ensured by a construction, as shown schematically in FIG. 16, that despite the adjustment of the flow guide bodies, the sealing of the space 18 is maintained under negative pressure from the environment, there is a possibility of flexibly changing the path configuration, as well 16 for a 180 ° or 90 ° path deflection can be seen. Figures A, B and C show different displacement mechanisms.

Durch eine bewegliche Abstützfläche 43, wie z.B. in Fig. 17 dargestellt, kann erreicht werden, daß im Falle einer Betriebsstörung oder eines beabsichtigten Stillstandes der Produktionsanlage die Notabstützung automatisch radial nach Außen bewegt wird und somit eine neue Position etwa in Höhe der Umlenkflächen 44 einnimmt. Bei der hier schematisch dargestellten Ausführungsform einer solchen Vorrichtung wird der Differenzdruck zwischen den beiden Oberflächen der Bahn 1 als die Führungsgröße zur Ansteuerung einer pneumatischen Antriebssystems 45 benutzt. Nach einer entsprechenden Verstärkung des Differenzdruckes p₀ - p mit Faktor K stellt der Druck K x (p₀ - p) mittels eines pneumatischen Zylinders sicher, daß in normalem Betriebsfall die Notabstützung trotz der Wirkung einer Druckfeder 46 in einem gewissen Abstand zu der Bahn gehalten wird (Zustand A). Im Falle eines gewollten oder störungsbedingten Sinkens dieses Differenzdrucks drückt die Feder 46 die Notabstützung in eine neue Position auf gleicher Höhe mit den Umlenkflächen 44 (Zustand B).With a movable support surface 43, e.g. 17, it can be achieved that, in the event of a malfunction or an intentional shutdown of the production system, the emergency support is automatically moved radially outward and thus assumes a new position approximately at the deflection surfaces 44. In the embodiment of such a device shown schematically here, the differential pressure between the two surfaces of the web 1 is used as the reference variable for controlling a pneumatic drive system 45. After a corresponding amplification of the differential pressure p₀ - p by factor K, the pressure K x (p₀ - p) using a pneumatic cylinder ensures that in normal operation the emergency support is kept at a certain distance from the web despite the action of a compression spring 46 ( Condition A). In the event of a deliberate or fault-related drop in this differential pressure, the spring 46 presses the emergency support into a new position at the same height as the deflecting surfaces 44 (state B).

Wie im Falle einer umschlungenen Welle versucht die Bahn 1 sich auch bei einer Umlenkvorrichtung der hier beschriebenen Art (Fig. 18) bei der Umschlingung der Umlenkflächen 47 senkrecht zu deren Achse 49 auszurichten. Dieses Verhalten kann dazu genutzt werden die seitliche Position der Bahn 1 aktiv durch eine Seitenkantenregelung zu beeinflussen. Hierzu wird die Umlenkvorrichtung um die Achse 48 senkrecht zur Zylinderachse der Umlenkfächen 47 schwenkbar gestaltet. Die aktuelle Lage der Bahn 1 wird mittels eines Sensors erfaßt und eine Abweichung von der vorgegebenen Sollposition wird mittels einer geringfügigen Schwenkbewegung um den Winkel θ korrigiert, wie aus Fig. 18 ersichtlich. Dabei kann die Umlenkvorrichtung gleichzeitig für die Richtungänderung der Bahn 1 und für die Funktion der Seitenkantenregelung benutzt werden.As in the case of a looped shaft, the web 1 also tries to align itself with the deflection surfaces 47 perpendicular to their axis 49 in the case of a deflection device of the type described here (FIG. 18). This behavior can be used for the side position to actively influence the web 1 by a side edge control. For this purpose, the deflection device is designed to be pivotable about the axis 48 perpendicular to the cylinder axis of the deflection surfaces 47. The current position of the web 1 is detected by means of a sensor, and a deviation from the predetermined target position is corrected by a slight pivoting movement by the angle θ, as can be seen in FIG. 18. The deflection device can be used simultaneously for changing the direction of the web 1 and for the function of the side edge control.

Claims

Device for deflecting a moving web which, in the deflection region, separates an inner space assigned to the inner web side from an outer space assigned to the outer side, the outer space being formed by a chamber which is connected to a vacuum source and the inner space with is connected to the atmosphere and a deflecting surface is arranged in the region of the edges of the web, such that a gap is formed between the deflecting surface and the web edge under the influence of the pressure difference between the two spaces, characterized in that at the entrance and / or exit (2 or 3) of the deflection area of the deflection surfaces (21) is arranged a flow channel (16) connecting the spaces of different pressure and guiding the moving belt (1), the flow channel walls of which are defined by a defined flow guide body (5, 6), the side walls (7) of the chamber (8) and the moving web (1) are formed, such as there along the flow channel (16) during operation a negative pressure profile is established and the web (1) separates the zones (16 and 17) unequal pressure.

Device according to claim 1, characterized in that the deflecting surfaces (21) have a cylindrical-convex body (14) with disk-shaped edge surfaces (21) arranged on the end face, which are provided with a larger radius than the cylindrical body (14).

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the body (14) is porous or has holes (20), the holes (20) having different sizes and having different distributions over the circumference of the body (14).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting elements consist of a number of parallel strip-shaped surfaces and the grooves (33, 34) located between them.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the two deflecting elements 33 and 34 are combined to form a common deflecting element 36 which extends across the width of the apparatus.

Device according to claim 4 or 5, characterized in that the radius of the strip-shaped elevations of the deflecting elements 36 or 33 and 34 increases from the center to the edges of the deflecting device (41 or 39 and 40).

Apparatus according to claim 6, characterized in that the deflection elements 41 or 39 and 40 are designed to be movable in the direction transverse to the web running direction.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the mobility of the deflecting surfaces 41 or 39 and 40 is designed to be controllable by means of sensors.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guide body (5, 6) is designed as a flat plate, which is installed under an adjustable arrangement to the web (1).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the support surface (43) is designed to be movable.