EP0916915A1 - Système convecto-radiatif pour traitement thermique d'une bande continue - Google Patents

Système convecto-radiatif pour traitement thermique d'une bande continue Download PDF

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EP0916915A1
EP0916915A1 EP98402768A EP98402768A EP0916915A1 EP 0916915 A1 EP0916915 A1 EP 0916915A1 EP 98402768 A EP98402768 A EP 98402768A EP 98402768 A EP98402768 A EP 98402768A EP 0916915 A1 EP0916915 A1 EP 0916915A1
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EP
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strip
blowing
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suction
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Yannick Lescanne
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Solaronics SA
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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a system convecto-radiative for heat treatment of a strip keep on going.
  • the infrared radiant elements present a power density (power per unit of surface) very high, which makes it possible to obtain a heat treatment, by means of an installation relatively small footprint.
  • Hot air heating systems have the disadvantage of having a power density much weaker than those using elements infrared radiant, their size is therefore very important compared to that of a radiant system infrared performing the same heat treatment.
  • this type of installation does not require no auxiliary means to support the strip; this function being ensured by the air which can also create ripples on the tape to increase its rigidity in the direction perpendicular to its travel.
  • the object of the present invention is to remedy to the disadvantages of the above techniques, by creating a continuous strip drying installation which presents a reduced bulk, which delivers a strong heating power density and which provides solution to support the continuous web.
  • the invention thus relates to an installation of heat treatment of a continuously moving belt next to infrared radiant elements and elements air blowers on this tape.
  • this installation is characterized in that it comprises a succession blowers separated from each other by at minus one infrared radiant element, each element blowing comprising on each side an element suction extending near a radiant element infrared.
  • the installation according to the invention thus combines infrared radiant elements with elements blowers and aspirants.
  • blowing elements allow to support contactless tape, without the use of means auxiliary, while creating undulations on the strip ensuring its mechanical rigidity in the direction perpendicular to the scroll.
  • blower-suction modules are such that they do not disturb the operation of infrared radiant elements.
  • the blowers are separated from each other by two parallel rows of infrared radiant elements.
  • each blowing element comprises near the strip at least one air blowing slot, transverse to the direction of travel Of the band.
  • the preferred version of the invention as that illustrated in figure 1 concerns an installation for the heat treatment of a strip 1 which can be move at a speed that can reach or exceed 2000 m / min.
  • the installation of heat treatment includes a succession of elements blowers 2 separated from each other by at least one infrared radiant element 3.
  • Each blowing element 2 includes a suction element on each side 4 extending near an infrared radiant element 3.
  • the radiant surface of the radiant elements 3 extends parallel to strip 1.
  • blowing elements 2 and the elements aspirants 4 are made up of boxes substantially parallelepipedal extending vertically and across the width of the strip.
  • the blowing elements 2 are connected to means (not shown) for creating an overpressure of air.
  • the suction elements 4 are connected to means (not shown) for creating a depression.
  • the elements blowers 2 are separated from each other by two parallel rows of infrared radiant elements 3.
  • Each blower element 2 includes near the strip at least one and preferably two slots air supply 8, (see Figure 2), transverse by relative to the direction of movement D of the strip 1.
  • each suction element includes near the band 1 a suction mouth 9, forming an acute dihedral with the adjacent end wall 10 of the blowing element 2.
  • the distance between the bottom of the dihedral and the band 1 is between 5 and 50 mm, in the preferred version this distance is between 10 and 25 mm.
  • edge 11 of the suction mouth 9 closest to strip 1 is connected to the wall side 12 of the suction element 4 by a wall broken 13.
  • elements infrared radiant 3 and blowing elements 2 and applicants 4 are located on each side of the strip 1.
  • elements 3, 2 and 4 are arranged symmetrically on either side of strip 1.
  • the elements 3, 2 and 4 located on one side of the strip 1 are offset, in the direction of movement D of the strip 1, relative to elements 3, 2, 4 located on the other side of band 1.
  • This offset is such that the elements 3 infrared radiant heaters located on one side are arranged opposite the blowing elements 2 and aspirants 4 located on the other side.
  • This staggered arrangement has the effect of create undulations on strip 1 which stiffen it mechanically in the direction perpendicular to the scroll.
  • infrared radiant elements 3 and / or blowing 2 and suction elements 4 may vary along the direction D of movement of band 1.
  • the strip 1 to be treated scrolls continuously in the direction D between the two superimposed series of elements 3, 4, 2.
  • Air blown by the blowers 2 (see arrows F in figure 2) hold the strip 1 away from successive elements 3, 4, 2 and supports thus the strip during its journey through the installation, without auxiliary support devices.
  • the infrared radiant elements 3 presenting high power density, transfer energy to band 1.
  • each blowing element 2 suck through their suction mouth 9, the combustion gases emitted by the radiant elements 3, if they operate on gas, the water vapor emitted by the strip 1 if it is dried (see arrows F 1 in FIG. 2) and the air coming from the blowing elements 2 (see arrows F 2 ).
  • side opposite to the radiant elements 3 of the reflectors can be arranged to improve efficiency thermal system.
  • these reflectors are arranged alternately with blowing elements, so to support the paper.
  • these reflectors can also serve as suction elements.
  • these reflectors can be-placed between elements blowers and aspirants.
  • the arrangement of the elements radiant, blowers and aspirants can be such that it provides a non-straight path from the bandaged.

Abstract

Installation pour le traitement thermique d'une bande (1), se déplaçant en continu en regard d'éléments radiants infra-rouges (3) et d'éléments soufflants (2) de l'air sur cette bande (1). Cette installation comprend une succession d'éléments soufflants (2) séparés les uns des autres par au moins un élément radiant infra-rouge (3), chaque élément soufflant (2) comprenant de chaque côté un élément d'aspiration (4) s'étendant à proximité d'un élément radiant infra-rouge (3). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un système convecto-radiatif pour traitement thermique d'une bande continue.
On sait que les bandes continues ou les dépôts effectués sur ces bandes continues doivent subir des traitements thermiques. Souvent ces traitements thermiques doivent être réalisés sans contact afin de préserver la qualité de l'état de surface de la bande ou du dépôt effectué sur celle-ci. Il en est par exemple ainsi pour les bandes de papier ayant subi un traitement par voie humide tel que le traitement pour réaliser du papier couché.
Pour traiter thermiquement sans contact ces bandes continues, on utilise actuellement deux techniques différentes :
  • soit le chauffage de bande continue au moyen d'éléments radiants infra-rouges,
  • soit le chauffage au moyen d'éléments soufflants de l'air chaud.
Les éléments radiants infra-rouges présentent une densité de puissance (puissance par unité de surface) très élevée, ce qui permet d'obtenir un traitement thermique, au moyen d'une installation d'encombrement relativement faible.
Toutefois, l'utilisation de ces éléments radiants exige l'emploi de moyens pour supporter la bande continue, ces moyens de support ne devant en aucun cas entrer en contact avec la bande de papier.
Les systèmes de chauffage à air chaud ont l'inconvénient de présenter une densité de puissance beaucoup plus faible que ceux utilisant des éléments radiants infra-rouges, leur encombrement est donc très important par rapport à celui d'un système à radiants infra-rouges réalisant le même traitement thermique.
Par contre, ce type d'installation ne nécessite pas de moyen auxiliaires pour supporter la bande; cette fonction étant assurée par l'air qui peut de plus créer des ondulations sur la bande pour en accroítre sa rigidité dans le sens perpendiculaire à son défilement.
Un exemple d'installation de ce type a été décrit dans la demande internationale WO 95/14199.
Dans le but d'associer les avantages des deux techniques décrites ci-dessus, des tentatives ont été effectuées pour les combiner.
L'une de ces tentatives a été décrite dans le brevet européen 0 291 832 ou US 5, 261,166. Cependant, la solution décrite dans le brevet ci-dessus n'est pas parfaite au moins pour les raisons mentionnées ci-dessous:
  • les dispositifs de soufflage ne sont pas parfaitement protégés du rayonnement provenant des émetteurs d'infra-rouges,
  • l'air soufflé peut perturber le bon fonctionnement de l'émetteur de rayonnement infra-rouge.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des techniques ci-dessus, en créant une installation de séchage d'une bande continue qui présente un encombrement réduit, qui délivre une forte densité de puissance de chauffage et qui apporte une solution pour supporter la bande continue.
L'invention vise ainsi une installation de traitement thermique d'une bande se déplaçant en continu en regard d'éléments radiants infra-rouges et d'éléments soufflants de l'air sur cette bande.
Suivant l'invention, cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend une succession d'éléments soufflants séparés les uns des autres par au moins un élément radiant infra-rouge, chaque élément soufflant comprenant de chaque côté un élément d'aspiration s'étendant à proximité d'un élément radiant infra-rouge.
L'installation selon l'invention combine ainsi des éléments radiants infra-rouges avec des éléments soufflants et aspirants.
L'encombrement de l'installation est ainsi fortement réduit en raison:
  • des éléments radiants infra-rouges qui délivrent une forte densité de puissance,
  • des volumes d'air soufflés qui sont au moins de 30% inférieurs à ceux circulant dans une installation n'utilisant que de l'air chaud.
Les éléments soufflants permettent de supporter sans contact la bande, sans l'emploi de moyens auxiliaires, tout en créant sur la bande des ondulations assurant sa rigidité mécanique dans le sens perpendiculaire au défilement.
Les éléments aspirants disposés entre les rangées d'éléments radiants infra-rouges, de chaque côté d'un élément soufflant, permettent:
  • d'aspirer vers l'extérieur l'air chargé de vapeur d'eau provenant de la bande lorsque l'on désire la sécher, l'air soufflé par les éléments soufflants ainsi que les gaz de combustion provenant des éléments radiants infra-rouges lorsque ceux-ci fonctionnent au gaz,
  • de protéger efficacement les éléments soufflants du rayonnement provenant des éléments radiants infra-rouges, en effet la stabilité dimensionnelle des systèmes de soufflage est nécessaire à leur bon fonctionnement.
La configuration des modules soufflants-aspirants est telle qu'ils ne perturbent pas le fonctionnement des éléments radiants infra-rouges.
Selon une version préférée de l'invention, les éléments soufflants sont séparés les uns des autres par deux rangées parallèles d'éléments radiants infra-rouges.
De préférence, chaque élément soufflant comprend près de la bande au moins une fente de soufflage d'air, transversale par rapport à la direction de déplacement de la bande.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront encore dans la description ci-après.
Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs:
  • la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une installation de traitement thermique conforme à l'invention,
  • la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la partie inférieure d'un élément soufflant et des deux éléments aspirants adjacents,
  • la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 concernant une variante de réalisation de l'installation de traitement thermique,
  • les figures 4 et 5 sont des vues analogues aux figures 1 et 3 concernant deux autres variantes.
La version préférée de l'invention telle qu'illustrée par la figure 1 concerne une installation pour le traitement thermique d'une bande 1 pouvant se déplacer à une vitesse pouvant atteindre ou dépasser 2000 m/min.
Conformément à l'invention, l'installation de traitement thermique comprend une succession d'éléments soufflants 2 séparés les uns des autres par au moins un élément radiant infra-rouge 3. Chaque élément soufflant 2 comprend de chaque côté un élément d'aspiration 4 s'étendant à proximité d'un élément radiant infra-rouge 3.
La surface radiante des éléments radiants 3 s'étend parallèlement à la bande 1.
Les éléments soufflants 2 et les éléments aspirants 4 sont constitués par des caissons sensiblement parallélépipédiques s'étendant verticalement et dans le sens de la largeur de la bande.
Les éléments soufflants 2 sont reliés à des moyens (non représentés) pour créer une surpression d'air.
Les éléments aspirants 4 sont reliés à des moyens (non représentés) pour créer une dépression.
Dans l'exemple représenté, les éléments soufflants 2 sont séparés les uns des autres par deux rangées parallèles d'éléments radiants infra-rouges 3.
Chaque élément soufflant 2 comprend près de la bande au moins une et de préférence deux fentes de soufflage d'air 8, (voir figure 2), transversales par rapport à la direction de déplacement D de la bande 1.
Comme on le voit plus en détail sur la figure 2, chaque élément d'aspiration comprend près de la bande 1 une bouche d'aspiration 9, formant un dièdre aigu avec la paroi d'extrémité adjacente 10 de l'élément soufflant 2. La distance entre le bas du dièdre et la bande 1 est comprise entre 5 et 50 mm, dans la version préférée cette distance est comprise entre 10 et 25 mm.
De plus, le bord 11 de la bouche d'aspiration 9 le plus proche de la bande 1 est raccordé avec la paroi latérale 12 de l'élément d'aspiration 4 par une paroi brisée 13.
La disposition de la bouche d'aspiration 9 permet à la fois:
  • d'obtenir une aspiration efficace: de l'air chargé de vapeur d'eau dans le cas d'une opération de séchage, de l'air soufflé par les modules 2, des gaz de combustion dans le cas où les éléments infra-rouges fonctionnent au gaz ou de l'air de refroidissement des connexions électriques dans le cas où les éléments radiants sont des émetteurs infra-rouges électriques,
  • d'éviter toute perturbation du fonctionnement des éléments radiants infra-rouges 3,
  • de protéger les modules de soufflage 2 du rayonnement émis par les éléments radiants 3,
  • de conserver l'efficacité des modules de soufflage en ne perturbant pas le coussin de pression d'air créé par ceux-ci sur la bande 1.
Dans l'exemple des figures 1 et 3, des éléments radiants infra-rouges 3 et des éléments soufflants 2 et aspirants 4 sont situés de chaque côté de la bande 1.
Dans le cas de l'installation représentée sur la figure 3, les éléments 3, 2 et 4 sont disposés symétriquement de part et d'autre de la bande 1.
Dans la version préférée de la figure 1, les éléments 3, 2 et 4 situés d'un côté de la bande 1 sont décalés, dans le sens du déplacement D de la bande 1, par rapport aux éléments 3, 2, 4 situés de l'autre côté de la bande 1. Ce décalage est tel que les éléments radiants infra-rouges 3 situés sur l'un des côtés sont disposés en regard des éléments soufflants 2 et aspirants 4 situés sur l'autre côté.
Cette disposition en quinconce a pour effet de créer sur la bande 1 des ondulations qui la rigidifient mécaniquement dans le sens perpendiculaire au défilement.
Dans l'exemple de la figure 4, sur l'un des côtés de la bande 1, sont disposés une succession d'éléments radiants 3 et d'éléments soufflants 2 et aspirants 4, tandis que de l'autre côté sont disposés seulement des éléments soufflants 2 et aspirants 4. Dans le cas de cette configuration, les éléments aspirants 4 peuvent ne pas exister.
La répartition des éléments radiants infra-rouges 3 et/ou des éléments soufflants 2 et aspirants 4 peut varier le long de la direction D de déplacement de la bande 1.
Cette répartition tient compte du fait que la bande peut nécessiter des densités de puissance non constantes le long de son parcours.
L'installation de traitement thermique que l'on vient de décrire fonctionne de la façon suivante:
La bande 1 à traiter défile en continu dans la direction D entre les deux séries superposées d'éléments 3, 4, 2.
L'air soufflé par les éléments soufflants 2 (voir flèches F sur la figure 2) maintiennent la bande 1 à distance des éléments successifs 3, 4, 2 et supporte ainsi la bande durant son trajet dans l'installation, sans dispositifs auxiliaires de supportage.
Les éléments radiants infra-rouges 3 présentant une forte densité de puissance, transfèrent de l'énergie à la bande 1.
Les éléments aspirants 4 disposés de part et d'autre de chaque élément soufflant 2 aspirent par leur bouche d'aspiration 9, les gaz de combustion émis par les éléments radiants 3, s'ils fonctionnent au gaz, la vapeur d'eau émise par la bande 1 si on la sèche (voir flèches F1 sur la figure 2) et l'air provenant des éléments soufflants 2 (voir flèches F2).
Dans un autre mode de réalisation, lorsque les éléments de radiants n'existent que d'un seul côté, du côté opposé aux éléments radiants 3 des réflecteurs peuvent être disposés, afin d'améliorer l'efficacité thermique du système.
Dans ce cas ces réflecteurs sont disposés alternativement avec des éléments soufflants, de manière à assurer la sustentation du papier.
De plus également, ces réflecteurs peuvent servir d'éléments aspirants.
Enfin dans une autre disposition, ces réflecteurs peuvent être-disposés entre les éléments soufflants et aspirants.
Dans tous les cas, la disposition des éléments radiants, soufflants et aspirants peut être telle qu'elle permet d'obtenir un trajet non rectiligne de la bande.
Les principaux avantages de l'installation que l'on vient de décrire sont les suivants:
  • l'installation présente une forte puissance par unité de surface, grâce aux éléments radiants 3, et aux éléments soufflants 2 et aspirants 4 qui du fait de leur forme compacte et de leur encombrement réduit, n'affectent pas énormément l'encombrement total de l'installation.
  • les éléments soufflants 2 permettent de supporter la bande 1, sans rouleaux ou autre moyen auxiliaire, sur tout ou partie du trajet de la bande dans l'installation.
  • la disposition d'éléments aspirants 4 de chaque côté d'un élément soufflant 2 permet d'aspirer efficacement la vapeur d'eau émise par la bande au cas où elle serait en phase évaporatoire et les gaz de combustion émis par les éléments radiants 3 s'ils fonctionnent au gaz, ainsi que l'air soufflé par les éléments 2 qui ne perturbent donc pas le fonctionnement des éléments infra-rouges.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (16)

  1. Système de traitement thermique convecto-radiatif d'une bande (1) se déplaçant en regard d'éléments radiants infra-rouges (3) et d'éléments soufflants (2) de l'air sur cette bande (1), comprenant une succession d'éléments soufflants (2) séparés les uns des autres par au moins un élément radiant infra-rouge (3),caractérisé en ce que chaque élément soufflant (2) comprend de chaque côté un élément d'aspiration (4) s'étendant à proximité d'un élément radiant infra-rouge (3).
  2. Installation conforme à la revendication 1 caractérisée en ce que chaque élément soufflant (2) comprend près de la bande (1) au moins une fente (8) de soufflage d'air, transversale par rapport à la direction de déplacement (D) de la bande (1).
  3. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que chaque élément d'aspiration (4) comprend près de la bande (1) une bouche d'aspiration (9) formant un dièdre aigu avec la paroi d'extrémité adjacente (10) de l'élément soufflant (2).
  4. Installation conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le bord (11) de la bouche d'aspiration (9) le plus proche de la bande (1) est raccordé avec la paroi latérale (12) de l'élément d'aspiration (4) par une paroi brisée (13).
  5. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des éléments radiants infra-rouges (3) et des éléments soufflants (2) et aspirants (4) sont situés de chaque côté de la bande (1).
  6. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits éléments (3, 2, 4) sont disposés symétriquement de part et d'autre de la bande (1).
  7. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments (3, 2, 4) situés d'un côté de la bande (1) sont décalés, dans le sens du déplacement (D) de la bande (1) par rapport aux éléments (3, 2, 4) situés de l'autre côté de la bande (1), de façon que les éléments radiants infra-rouges (3) situés sur l'un des côtés soient disposés en regard des éléments soufflants (2) et aspirants (4) situés sur l'autre côté.
  8. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sur l'un des côtés de la bande (1) sont disposés une succession d'éléments radiants (3) et d'éléments soufflants (2) et aspirants (4), tandis que de l'autre côté sont disposés seulement des éléments soufflants (2).
  9. Installation conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que du côté opposé aux éléments radiants (3) sont disposés des réflecteurs entre les éléments soufflants (2).
  10. Installation conforme à la revendication 9, caractérisée en ce que les réflecteurs servent d'éléments aspirants.
  11. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sur l'un des côtés de la bande (1) sont disposés une succession d'éléments radiants (3) et d'éléments soufflants (2) et aspirants (4), tandis que de l'autre côté sont disposés seulement des éléments soufflants (2) et aspirants (4).
  12. Installation conforme à la revendication 11, caractérisée en ce que du côté opposé aux éléments radiants sont disposés des réflecteurs entre les éléments soufflants et aspirants.
  13. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la répartition des éléments radiants infra-rouges (3) et/ou des éléments soufflants (2) et aspirants (4) varie le long de la direction de déplacement de la bande (1).
  14. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les éléments radiants infra-rouges sont des brûleurs radiants fonctionnant au gaz.
  15. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les éléments radiants infra-rouges sont des émetteurs radiants fonctionnant à l'électricité.
  16. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la disposition des éléments radiants, soufflants et aspirants permet d'obtenir un trajet non rectiligne de la bande.
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