EP1717534A2 - Konvektionstrockner - Google Patents

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EP1717534A2
EP1717534A2 EP06008153A EP06008153A EP1717534A2 EP 1717534 A2 EP1717534 A2 EP 1717534A2 EP 06008153 A EP06008153 A EP 06008153A EP 06008153 A EP06008153 A EP 06008153A EP 1717534 A2 EP1717534 A2 EP 1717534A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate web
support element
gas stream
flows
gas flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06008153A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1717534A3 (de
Inventor
Lutz Fieblinger
Dirk Robeling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herbert Olbrich GmbH and Co KG
Original Assignee
Herbert Olbrich GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200510020299 external-priority patent/DE102005020299A1/de
Priority claimed from DE200520006974 external-priority patent/DE202005006974U1/de
Application filed by Herbert Olbrich GmbH and Co KG filed Critical Herbert Olbrich GmbH and Co KG
Publication of EP1717534A2 publication Critical patent/EP1717534A2/de
Publication of EP1717534A3 publication Critical patent/EP1717534A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F26B13/103—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts with mechanical supporting means, e.g. belts, rollers, and fluid impingement arrangement having a displacing effect on the materials

Definitions

  • the invention is directed to a device for treating, in particular drying, a substrate web.
  • a substrate web For refining substrate webs are applied to these solvent-containing compositions.
  • today u.a. Convection dryer use In such convection dryers, energy is introduced into the product by means of air and the solvent vapors are taken up by the air stream.
  • Known convection dryers are divided into roller and floating dryers.
  • a known roller dryer of the type specified ( DE 40 12 176 C2 ) is an arrangement of guide rollers, which are at least partially enclosed by a nozzle. Depending on a nozzle slot is the right or left side of the longitudinal axis of the guide roller.
  • By means of an air flow, which is directed away from both sides of the guide roller there is a negative pressure around the guide roller.
  • the substrate web is pulled in the direction of that.
  • the advantage is thus that regardless of the upper air, the guide roller is wrapped at least partially by the substrate web.
  • it has been found in this type of dryer that the guide roll edges are warmer during drying than the areas covered with the substrate. Because during drying, the evaporating solvent deprives the guide roller energy. This does not apply to the free side areas of the guide roller. Consequently, a temperature gradient sets in the guide roll, which flows via heat conduction into the substrate to be dried and thereby leads to uneven drying over the substrate width.
  • the object of the invention is to provide a device for treating a substrate web, in particular for drying a substrate web uniformly over the width of the web, which further enables secure guidance of the substrate web on the drying system.
  • This is according to the invention achieved by the measures specified in claim 1, which have the following special significance.
  • the device according to the invention for treating a substrate web has at least one support element over which the substrate web runs. Connected to this support member is a baffle, one end of which is shaped to lead away from the substrate web. From the support member exits a gas stream, which has at least two areas. In the first region, the levitation region, the gas flow flows between the support element and the substrate web. There is an overpressure caused by the inflowing gas. In the adjoining second region, the intake region, the gas flow follows the steady course of the guide plate and thus flows away from the substrate web (negative pressure region).
  • this is designed as a floating drying channel.
  • the gas stream flows in the direction of movement of the substrate web over the baffle, sucks so by means of the Coanda effect this.
  • the substrate web floats without the counterforce of an upper nozzle.
  • two support elements each form a support element pair.
  • a guide roller is integrated between the two Carrying elements in each case.
  • the gas flow of the one support element flows in the suction area towards the guide roller. This leads to a uniform temperature of the guide roller and thus prevents temperature gradients in the edge region of the substrate web. At the same time it is pulled firmly on the guide roller, so that a good contact is ensured even without upper air.
  • Fig. 1 the device 10 according to the invention is shown in a sectional view.
  • a carrying element 20 over which the substrate web 60 runs.
  • a baffle 40 is attached on the support member 20, a baffle 40 is attached. This may be a separate structure or a corresponding shape of the support element 20.
  • One end 41 of the guide plate 40 is designed so that it leads away from the substrate web 60 steadily. The transition from the baffle 40 to the end 41 must not have a kink, as this leads to turbulence.
  • a gas stream 30 Over the full width or only in regions emerges from the support member 20, a gas stream 30.
  • it flows at an acute angle relative to the substrate web 60 in its direction of movement 61.
  • the gas stream 30 has at least two areas. In the first area 31, the As a result of the gravitational force of the substrate web 60, the gas flow 30 in the suspended area 31 will adapt to the movement of the substrate web. Gas stream 30 and substrate web 60 will bridge a certain portion of the guide plate 40 quasi-parallel. In this suspended area 31, there is an overpressure due to the continuously flowing gas flow 30, which is indicated in FIG. 1 by a "+".
  • the Coanda effect causes the gas flow 30 to follow the rounded end 41 of the guide plate 40.
  • a negative pressure which the substrate web 60 follows, arises above the suction region 32.
  • the device 10 "sucks" the substrate web 60.
  • the negative pressure is indicated in FIG. 1 with a "-”. By this negative pressure ambient air 33 is entrained.
  • the Coanda effect is the physical event which occurs when, for example, an air stream tangentially strikes a cylinder body and follows the circular arc of its surface a small distance before it separates. Transferred to the invention, the gas flow 30 follows the curved course 41 of the guide plate 40.
  • the Wegströmwinkel under which the gas stream 30 away from the substrate web 60, is dependent on the configuration of the guide plate 40.
  • slight bulges have been found with which a Wegströmwinkel between 35 and 55 degrees can be achieved.
  • the baffle 40 can also be shaped so that a Wegströmwinkel is achieved to 90 degrees.
  • the embodiment of the support element 20 and guide plate 40 shown in FIG. 1 is only an example.
  • the support member 20 could also be part of a larger support frame. Then the support member 20 itself would no longer be connected to the ground, but only integrated into the support frame. This construction is particularly suitable when several devices are arranged one behind the other.
  • the task of the support element 20 is mainly to provide the gas flow 30, which carries the substrate web 60 in the suspended area 31.
  • 20 flow channels for the gas stream 30 may be integrated in the interior of the support member.
  • copper or plastic pipes could be inserted into the support element 20 by way of example and be connected in each case with outlet nozzles on the upper side.
  • the latter generally has at least the width of the substrate web 60.
  • the support member 20 may also be designed as a hollow body and act as a flow channel itself.
  • a support element 20 with a rectangular cross section, in the transverse sides of the gas flow is blown.
  • the gas stream 30 can emerge.
  • the temperature of the gas stream 30 can be adapted to the solvent gradient of the substrate web 60 running over the drying plant.
  • Such a drying plant 15 is shown in FIG. It also consists of a sequence of several devices 10 according to the invention.
  • the non-drawn gas stream 30 carries the substrate web 60 in the suspended area 31 in order to subsequently pull it slightly in the direction of the drying plant 15 in the intake region 32.
  • the baffles 40 of the devices 10 may be curved the same or different degrees.
  • the first to fourth devices include a slightly rounded baffle 40 ', 40 " End 41 ', 41 "of the baffle 40', 40” may be formed as the leading edge of an airfoil. Due to the slow change in direction at the baffle 40 ', the gas stream 30 is strongly bent away from the substrate web 60.
  • the second and fourth apparatus 10 in Figure 2 could also have a baffle 40 "that has less camber, so a gas stream flowing over the baffle 40" would then deflect only a smaller angle than one above the baffle 40 'more fluent. This then leads to different negative pressures below the substrate web 60. Since the weight of the substrate web 60 decreases due to the evaporation of the solvent in the course of the drying process, it may be necessary from a production point of view, the tightening force with which the device 10, the substrate web 60 to the drying plant 15 prefers to vary in the course of the investment. This happens then z. B. by differently curved shapes of the guide plates 40, 40 ', 40 "or by different strong gas flows 30th
  • the device 10 according to the invention is not limited to finding use in a floating dryer. Rather, the device 10 may also be provided with a guide roller 50.
  • a guide roller 50 is mounted on the support member 20 '. It guides the substrate web 60. Due to the negative pressure in the suction region 32, the web 60 is pulled firmly onto the guide roll 50.
  • the gas stream 30 flows to the guide roller 50 in the lower district district. In this case, a good heat exchange takes place, so that a uniform temperature of the guide roller 50 is ensured.
  • two support elements 20 ', 20 each form a pair of support elements 25.
  • two of these pairs of support elements 25 are shown arranged one behind the other Carrying elements 20 ', 20 "are connected via a holding frame 52.
  • This frame 52 carries the guide roller 50.
  • This frame 52 can be designed to be adjustable in height 51 in order to allow adaptation to different substrate webs 60. In particular, it can be the position of the holding frame 52 and the adjustment
  • the lifting mechanism 51 of the guide roller 50 makes it possible to use the drying installation 16 both as a floating channel and as a roller channel, thereby allowing the user to adapt the installation 16 to the respective requirements.
  • the baffles 40 ', 40 " may have the same or different curvatures.
  • the support elements 20', 20" of the drying installation 16 shown in FIG. 3 are each fitted with identical baffles 40 ', 40 ".
  • Each support element pair 25 has two identical baffles 40 ', 40 ".
  • the support element pairs 25 of a drying system 16 can then be constructed identically. However, it is also possible a gradually changing course of the baffles within an entire drying plant 16.
  • web-shaped substrates 60 can be dried with solvent-containing compositions.
  • the solvents evaporate.
  • the second gas stream the upper air
  • the second gas stream the upper air
  • the second gas stream may also be tempered so as to guarantee optimum evaporation of the solvent.
  • the temperatures of the first and second gas flow are different. Their velocities and the volumetric flow of the two gas streams can also differ.
  • the pairs of support elements 25 may each have a different orientation.
  • the direction of the gas flow 30 is identical to the direction of movement 61 of the substrate web 60. From this approach, the arrangements of the baffles arise. However, under certain production-technical conditions, it may also be advantageous to align individual support elements differently, at which point the gas flow then comes out against the direction of movement 61 of the substrate web 60. Accordingly, the guide plates 40 also point counter to the direction of movement of the substrate web 60.
  • the central idea of the invention is that a gas stream 30 carries regions of the substrate web 60 in order to then flow away from it. This creates a negative pressure, which pulls the substrate web 60 to the device 10 by the Coanda effect. In order to allow the change of direction of the gas flow 30, this must flow over the surface of a guide plate 40. If this changes its direction, the Coanda effect ensures at least a limited change in direction of the gas flow 30. Consequently, the design of the guide plate 40 determines the transition from the floating region 30 into the intake region 32.

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Abstract

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung (10) zum Behandeln, insbesondere Trocknen, einer Substratbahn (60). Der erfindungsgemäße Konvektionstrockner umfasst dabei ein Trageelement (20), über das die Substratbahn (60) läuft. Mit diesem ist wenigstens ein Leitblech (40) verbunden, das an einem Ende (41) von der Substratbahn (60) wegführt. Zwischen dieser Bahn (60) und dem Trageelement (20) fließt ein Gasstrom (30), der in einem ersten Bereich (31) die Substratbahn (60) trägt. In einem zweiten Bereich (32) folgt der Gasstrom (30) dem Verlauf des Leitbleches (41) und zieht aufgrund des Coanda-Effektes die Substratbahn (60) zum Trageelement (20) hin (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Trocknen, einer Substratbahn. Zur Veredelung von Substratbahnen werden auf diese lösungsmittelhaltige Massen aufgebracht. Um anschließend den Substratbahnen das Lösungsmittel zu entziehen, finden heute u.a. Konvektionstrockner Verwendung. Bei solchen Konvektionstrocknern wird mittels Luft Energie in das Produkt eingebracht und die Lösungsmitteldämpfe von dem Luftstrom aufgenommen. Bekannte Konvektionstrockner gliedern sich in Rollen- und Schwebetrockner.
  • Bei einem bekannten Schwebetrockner ( DE 196 47 050 A1 ) wird die Substratbahn durch versetzt zueinander angeordnete Ober- und Unterdüsen auf einem Luftpolster sinusförmig durch den Trockner transportiert. Der Wärmeübergang findet sowohl ober- als auch unterhalb der Bahn statt und ist annähernd gleich groß. Die berührungslose Bahnführung ist der wesentliche Vorteil von Schwebetrocknern dieser Art. Der Nachteil ist der erforderliche hohe Bahnzug bei großen Luftmengen. Denn ohne diesen hohe Bahnzug wellt sich die Substratbahn sinuskurvenartig mit großen Amplituden. Als weiterer Nachteil ergibt sich, dass die Substratbahn in Abhängigkeit von ihrer Inhomogenität dazu neigt, zu einer Seite des Trockners zu verlaufen, da es keinen seitlichen Halt durch Walzen oder sonstige Begrenzungen gibt. Des Weiteren ist es mit bekannten Schwebetrocknern nicht möglich, signifikant unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten oberhalb und unterhalb der Bahn zu realisieren, da das Kräftegleichgewicht der Luftströmungen zwischen den Ober- und Unterdüsen gewahrt werden muss.
  • Bei einem bekannten Rollentrockner der angegebenen Art ( DE 40 12 176 C2 ) handelt es sich um eine Anordnung von Leitwalzen, die zumindest partiell von einer Düse umschlossen werden. Je ein Düsenschlitz liegt dabei zur rechten bzw. linken Seite der Längsachse der Leitwalze. Mittels einer Luftströmung, die beidseitig von der Leitwalze weggerichtet ist, ergibt sich ein Unterdruck um die Leitwalze. Dadurch wird die Substratbahn in Richtung jener gezogen. Der Vorteil ist somit, dass unabhängig von der Oberluft die Leitwalze von der Substratbahn zumindest bereichsweise umschlungen wird. Als nachteilig hat es sich bei dieser Art von Trockner erwiesen, dass die Leitwalzenränder während der Trocknung wärmer sind als die mit dem Substrat abgedeckten Bereiche. Denn bei der Trocknung entzieht das verdunstende Lösungsmittel der Leitwalze Energie. Dieses gilt nicht für die freien Seitenbereiche der Leitwalze. Folglich stellt sich ein Temperaturgradient in der Leitwalze ein, der über Wärmeleitung in das zu trocknende Substrat einfließt und dadurch zu ungleichmäßiger Trocknung über die Substratbreite führt.
  • In der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 25 342 A1 wird eine weitere Vorrichtung zum Trocknen einer beschichteten Materialbahn offenbart. Bei dieser Vorrichtung wird die Bahn über wenigstens eine Düsenanordnung geführt, durch die die unbeschichtete Seite der Bahn mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt wird. Aus der Düse strömt das Gas in Transportrichtung in einem flachen Winkel zur Materialbahn aus, wobei durch die Gasströmung zwischen dem nachfolgenden Düsenkörper und der Bahn ein Unterdruck erzeugt werden soll, so dass die Bahn auf den Düsenkörper aufgedrückt wird. Andererseits bewirkt die Gasströmung, dass ein direkter Kontakt der Bahn mit dem Düsenkörper vermieden wird. Da in den Bereich zwischen Bahn und Düsenkörper immer Gas aus der Düse nachströmt, wird dort jedoch kein Unterdruck erreicht. Wird bei dieser Anordnung des Weiteren, wie vorgeschlagen, auf Leitwalzen verzichtet, hebt die Bahn ab.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln einer Substratbahn, insbesondere zum über die Bahnbreite gleichmäßigen Trocknen einer Substratbahn bereitzustellen, die des Weiteren eine sichere Führung der Substratbahn auf der Trocknungsanlage ermöglicht. Dieses wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen erreicht, denen nachfolgende besondere Bedeutung zukommt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln einer Substratbahn weist mindestens ein Trageelement auf, über das die Substratbahn läuft. Mit diesem Trageelement verbunden ist ein Leitblech, dessen eines Ende so geformt ist, dass es von der Substratbahn wegführt. Aus dem Trageelement tritt ein Gasstrom aus, welcher mindestens zwei Bereiche aufweist. Im ersten Bereich, dem Schwebebereich, strömt der Gasstrom zwischen dem Trageelement und der Substratbahn. Es herrscht ein durch das nachströmende Gas bewirkter Überdruck. In dem sich anschließenden zweiten Bereich, dem Ansaugbereich, folgt der Gasstrom dem stetigen Verlauf des Leitbleches und strömt somit von der Substratbahn weg (Unterdruckbereich).
  • Die Lösung der oben aufgeführten Probleme, die sowohl bei Schwebe- als auch bei bekannten Rollentrocknern auftreten, ergibt sich dadurch, dass der wegströmende Gasstrom aufgrund des Coanda-Effektes zu einem Ansaugen der Substratbahn auf die Trocknungsanlage führt. Das Gas folgt über das stetig nach unten verlaufende Leitblech der Kontur der Oberfläche und führt somit unterhalb der Substratbahn zu einem Unterdruck. Dieser Unterdruck fixiert die Substratbahn auf dem Konvektionstrockner. Dabei ist es unerheblich, ob die Substratbahn für den weiteren Verlauf noch auf Leitwalzen geführt wird oder nicht.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese als Schwebetrocknungskanal ausgelegt. Dabei strömt der Gasstrom in Richtung der Bewegung der Substratbahn über das Leitblech hinweg, saugt so mittels des Coanda-Effektes diese an. Die Substratbahn schwebt dabei ohne die Gegenkraft einer Oberdüse.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden jeweils zwei Trageelemente ein Trageelementpaar. Zwischen beiden Trageelementen ist dabei jeweils eine Leitwalze integriert. Erfindungsgemäß strömt dabei der Gasstrom des einen Tragelements im Ansaugbereich auf die Leitwalze zu. Dieses führt zu einer gleichmäßigen Temperierung der Leitwalze und verhindert somit Temperaturgradienten im Randbereich der Substratbahn. Gleichzeitig wird diese fest auf die Leitwalze gezogen, so dass ein guter Kontakt auch ohne Oberluft gewährleistet ist.
  • Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittzeichnung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
    Fig. 2
    eine Trocknungsanlage bestehend aus mehreren hintereinander angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtungen und
    Fig. 3
    eine Trocknungsvorrichtung aus Trageelementenpaaren.
  • In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in einem Schnittbild dargestellt. Man erkennt ein Trageelement 20, über welches die Substratbahn 60 läuft. An dem Trageelement 20 ist ein Leitblech 40 befestigt. Dabei kann es sich um ein separates Gebilde handeln oder eine entsprechende Ausformung des Trageelementes 20. Ein Ende 41 des Leitbleches 40 ist so ausgestaltet, dass es von der Substratbahn 60 stetig wegführt. Der Übergang vom Leitblech 40 bis zum Ende 41 darf keinen Knick aufweisen, da dies zu Turbulenzen führt.
  • Über die volle Breite oder auch nur bereichsweise tritt aus dem Trageelement 20 ein Gasstrom 30 aus. Vorteilhafterweise strömt er dabei unter einem spitzen Winkel relativ zur Substratbahn 60 in deren Bewegungsrichtung 61 aus. Der Gasstrom 30 weist mindestens zwei Bereiche auf. Im ersten Bereich 31, dem Schwebebereich, strömt er zwischen Trageelement 20 und Substratbahn 60. Aufgrund der gravitativen Kraft der Substratbahn 60 wird sich der Gasstrom 30 im Schwebebereich 31 der Bewegung der Substratbahn anpassen. Gasstrom 30 und Substratbahn 60 werden einen gewissen Abschnitt des Leitbleches 40 quasi parallel überbrücken. In diesem Schwebebereich 31 herrscht aufgrund des stetig nachströmenden Gasstroms 30 ein Überdruck, der in Fig. 1 mit einem "+" gekennzeichnet ist.
  • Im nachfolgenden Ansaugbereich 32 führt der Coanda-Effekt dazu, dass der Gasstrom 30 dem abgerundeten Ende 41 des Leitbleches 40 folgt. Durch den von der Substratbahn 60 wegströmenden Gasstrom 30 entsteht oberhalb des Ansaugbereiches 32 ein Unterdruck, dem die Substratbahn 60 folgt. Somit "saugt" die Vorrichtung 10 die Substratbahn 60 an. Der Unterdruck ist in Fig. 1 mit einem "-" gekennzeichnet. Durch diesen Unterdruck wird Umgebungsluft 33 mitgerissen wird.
  • Als Coanda-Effekt bezeichnet man das physikalische Geschehen, welches auftritt, wenn beispielhaft ein Luftstrom tangential auf einen Zylinderkörper trifft und dem Kreisbogen seiner Oberfläche ein kleines Stück folgt, bevor er sich ablöst. Übertragen auf die Erfindung folgt der Gasstrom 30 dem gekrümmten Verlauf 41 des Leitbleches 40. Der Wegströmwinkel, unter dem sich der Gastrom 30 von der Substratbahn 60 entfernt, ist abhängig von der Ausgestaltung des Leitbleches 40. Als vorteilhaft haben sich leichte Wölbungen herausgestellt, mit denen ein Wegströmwinkel zwischen 35 und 55 Grad erreicht werden kann. Selbstverständlich lässt sich das Leitblech 40 auch so formen, dass ein Wegströmwinkel bis 90 Grad erreicht wird.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Ausgestaltung des Trageelementes 20 und Leitbleches 40 ist nur beispielhaft. So könnte das Trageelement 20 auch Teil eines größeren Halterahmens sein. Dann wäre das Trageelement 20 selber nicht mehr mit dem Boden verbunden, sondern nur noch in den Halterahmen integriert. Dieser Aufbau bietet sich insbesondere dann an, wenn mehrere Vorrichtungen hintereinander angeordnet sind. Aufgabe des Trageelementes 20 ist es hauptsächlich, den Gasstrom 30, welcher die Substratbahn 60 im Schwebebereich 31 trägt, bereitzustellen. Dazu können im Inneren des Trageelementes 20 Strömungskanäle für den Gasstrom 30 integriert sein. In Abhängigkeit vom Medium und dem Druck, welches zum Transport der Substratbahn 60 verwendet wird, könnten beispielhaft Kupfer- oder Kunststoffrohre in das Trageelement 20 eingelegt werden und jeweils mit Auslassdüsen auf der Oberseite verbunden sein. Je nach zu trocknendem Substrat kann es sich als vorteilhaft erweisen, mehrere nebeneinander angeordnete einzelne Austrittsdüsen 21 für den Gasstrom zu verwenden oder eine durchgehende Düse über die gesamte Breite des Trageelementes 20. Letzteres weist im Allgemeinen mindestens die Breite der Substratbahn 60 auf.
  • Für eine preiswerte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Trageelement 20 auch als Hohlkörper gestaltet sein und selbst als Strömungskanal fungieren. Beispielhaft wäre ein Trageelement 20 mit einem rechteckigen Querschnitt, in dessen Querseiten der Gasstrom eingeblasen wird. Über eine oder mehrere Austrittsdüsen 21 an seiner Oberfläche kann der Gasstrom 30 austreten. Um unterschiedliche Lösungsmittelmengen und Arten aus der Substratbahn 60 auszutreiben, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Gasstrom 30 temperierbar zu gestalten. So kann die Temperatur des Gasstromes 30 dem Lösungsmittelgradienten der über die Trocknungsanlage laufenden Substratbahn 60 angepasst werden.
  • Solch eine Trocknungsanlage 15 ist in der Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus einer Aneinanderreihung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen 10. Auch hierbei trägt der nicht eingezeichnete Gasstrom 30 die Substratbahn 60 im Schwebebereich 31, um sie anschließend im Ansaugbereich 32 leicht in Richtung der Trocknungsanlage 15 zu ziehen. Die Leitbleche 40 der Vorrichtungen 10 können gleich oder unterschiedlich stark gekrümmt sein. In Fig. 2 weist beispielhaft die erste bis vierte Vorrichtung ein leicht abgerundetes Leitblech 40', 40" auf. Das Ende 41', 41" des Leitbleches 40', 40" kann dabei ausgeformt sein, wie die Vorderkante eines Tragflügels. Aufgrund der langsamen Richtungsänderung am Leitblech 40' wird der Gasstrom 30 stark von der Substratbahn 60 weggebogen.
  • Im Gegensatz dazu könnte die zweite und vierte Vorrichtung 10 in Fig. 2 auch ein Leitblech 40" aufweisen, dass eine geringere Wölbung besitzt. Ein über das Leitblech 40" fließender Gasstrom würde dann folglich nur um einen geringeren Winkel abgelenkt, als ein über das Leitblech 40' fließender. Dieses führt dann zu unterschiedlichen Unterdrücken unterhalb der Substratbahn 60. Da das Eigengewicht der Substratbahn 60 durch das Verdunsten des Lösungsmittels im Verlaufe des Trocknungsprozesses abnimmt, kann es aus produktionstechnischer Sicht erforderlich sein, die Anzugskraft, mit der die Vorrichtung 10 die Substratbahn 60 auf die Trocknungsanlage 15 zieht, im Verlauf der Anlage zu varüeren. Dieses geschieht dann z. B. durch unterschiedlich gewölbte Formen der Leitbleche 40, 40', 40" oder auch durch unterschiedlich starke Gasströme 30.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist nicht darauf beschränkt, in einem Schwebetrockner Verwendung zu finden. Vielmehr kann die Vorrichtung 10 auch mit einer Leitwalze 50 versehen werden. Dieses ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt. Dabei ist an das Trageelement 20' eine Leitwalze 50 montiert. Sie führt die Substratbahn 60. Durch den Unterdruck im Ansaugbereich 32 wird die Bahn 60 fest auf die Leitwalze 50 gezogen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung strömt der Gasstrom 30 auf die Leitwalze 50 im unteren Teilkreisviertel. Dabei findet ein guter Wärmeaustausch statt, so dass eine gleichmäßige Temperierung der Leitwalze 50 sichergestellt ist. Somit ergibt sich auf der Leitwalze 50 und auch im Randbereich der Substratbahn 60 kein Temperaturgradient. Damit wird eine ungleichmäßige Trocknung über die Substratbreite verhindert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden jeweils zwei Trageelemente 20', 20" ein Trageelementpaar 25. In Fig.3 sind jeweils zwei dieser Trageelementpaare 25 hintereinander angeordnet gezeigt. Beide Trageelemente 20', 20" sind dabei über einen Halterahmen 52 verbunden. Dieser Rahmen 52 trägt die Leitwalze 50. Diese kann höhenverstellbar 51 gestaltet sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Substratbahnen 60 zu ermöglichen. Insbesondere kann es die Position des Halterahmens 52 und die Verstellmöglichkeit des Hubmechanismus 51 der Leitwalze 50 ermöglichen, die Trocknungsanlage 16 sowohl als Schwebekanal als auch als Rollenkanal zu verwenden. Dadurch kann der Benutzer die Anlage 16 den jeweiligen Bedürfnissen anpassen. Zum Verstellen der Leitwalzen 50 bieten sich insbesondere hydraulische und/oder elektrische Systeme an.
  • Wie auch in der oben beschriebenen Trocknungsanlage 15 können die Leitbleche 40', 40" gleich oder unterschiedlich gewölbt ausgestaltet sein. Bei den Trageelementen 20', 20" der in Fig. 3 dargestellten Trocknungsanlage 16 sind jeweils gleiche Leitbleche 40', 40" eingesetzt. Jedes Trageelementpaar 25 weist zwei gleiche Leitbleche 40', 40" auf. Die Trageelementpaare 25 einer Trocknungsanlage 16 können dann identisch gebaut sein. Möglich ist aber auch ein sich graduell ändernder Verlauf der Leitbleche innerhalb einer gesamten Trocknungsanlage 16.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und der sich daraus ergebenden Trocknungsanlagen 15, 16 können bahnförmige Substrate 60 mit lösungsmittelhaltigen Massen getrocknet werden. Durch den auf das Produkt einwirkenden Gasstrom 30 verdampfen die Lösungsmittel. Durch einen zweiten, oberhalb der Trocknungsanlage 15, 16 angeordneten Gasstrom kann das verdunstete Lösungsmittel wegtransportiert werden. Aufgrund der guten Fixierung der Substratbahn 60 auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 kann der zweite Gasstrom, die Oberluft, als tangentialer Luftstrom oder als Prallstrom eingestellt werden. Insbesondere bei Schwebetrocknern, wie der Trocknungsanlage 15, ergibt sich so eine besonders schonende Behandlung. Selbstverständlich kann auch der zweite Gasstrom temperiert sein, um so eine optimale Verdunstung des Lösungsmittels zu garantieren. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Temperaturen des ersten und zweiten Gasstromes unterschiedlich. Auch deren Geschwindigkeiten und der Volumenstrom der beiden Gasströme können differieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Trocknungsanlage 16 können die Trageelementpaare 25 jeweils eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen. Im Allgemeinen ist die Richtung des Gasstromes 30 identisch mit der Bewegungsrichtung 61 der Substratbahn 60. Aus diesem Ansatz ergeben sich die Anordnungen der Leitbleche. Sie weisen vom Trageelement 20, 20', 20" aus immer in die selbe Richtung. Unter bestimmten produktionstechnischen Voraussetzungen kann es aber auch vorteilhaft sein, einzelne Trageelemente anders auszurichten. An diesen Stellen tritt dann der Gasstrom entgegen der Bewegungsrichtung 61 der Substratbahn 60 aus. Dementsprechend weisen auch die Leitbleche 40 entgegen der Bewegungsrichtung der Substratbahn 60.
  • Der zentrale Gedanke der Erfindung besteht darin, dass ein Gasstrom 30 bereichsweise die Substratbahn 60 trägt, um dann von dieser wegzuströmen. Dabei entsteht durch den Coanda-Effekt ein Unterdruck, welcher die Substratbahn 60 zur Vorrichtung 10 zieht. Um die Richtungsänderung des Gasstromes 30 zu ermöglichen, muss dieser über die Oberfläche eines Leitbleches 40 hinwegströmen. Ändert dieses seine Richtung, so sorgt der Coanda-Effekt für eine zumindest eingeschränkte Richtungsänderung des Gasstromes 30. Folglich bestimmt die Ausgestaltung des Leitbleches 40 den Übergang vom Schwebebereich 30 in den Ansaugbereich 32.
    • Bezugszeichenliste:
    • 10
    Vorrichtung zum Behandeln einer Substratbahn
    15
    Trocknungsanlage (Schwebetrockner)
    16
    Trocknungsanlage (Rollentrockner)
    20, 20', 20"
    Trageelement
    21
    Gasstromaustritt in 20
    25
    Trageelementpaar
    30
    Gasstrom
    31
    Schwebebereich
    32
    Ansaugbereich
    33
    Umgebungsluft
    40, 40', 40"
    Leitblech
    41, 41', 41"
    Ende des Leitbleches
    50
    Leitwalze
    51
    Heben bzw. Senken der Leitwalze
    52
    Halterahmen
    60
    Substratbahn
    61
    Bewegungsrichtung von 60

Claims (30)

  1. Vorrichtung (10) zum Behandeln, insbesondere Trocknen, einer Substratbahn (60)
    mit mindestens einem Trageelement (20), über das die Substratbahn (60) läuft,
    mit wenigstens einem Leitblech (40, 40', 40"), welches mit dem Trageelement (20) verbunden ist und an mindestens einem Ende (41, 41', 41 ") von der Substratbahn (60) wegführt,
    mit einem Gasstrom (30), welcher aus dem Trageelement (20) austritt (21) und mindestens zwei Bereiche aufweist,
    einen ersten Bereich (31), dem Schwebebereich, in dem der Gasstrom (30) zwischen Trageelement (20) und Substratbahn (60) strömt
    und einen zweiten Bereich (32), dem Ansaugbereich, in dem der Gasstrom (30) dem stetigen Verlauf des Leitbleches (40, 40', 40") folgt und von der Substratbahn (60) wegströmt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) in Richtung der Bewegung (61) der Substratbahn (60) fließt.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) im Schwebebereich (31) quasi parallel zur Substratbahn (60) verläuft.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) über das Leitblech (40, 40', 40") strömt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung des Leitbleches (40, 40', 40") die Strömungsrichtung (33) des Gasstrom (30) im Übergang vom Schwebebereich (31) in den Ansaugbereich (32) bestimmt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) im Ansaugbereich (32) die Substratbahn (60) mittels des Coanda-Effektes anzieht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) im Ansaugbereich (32) mit einem Winkel zwischen 35 bis 55 Grad von der Substratbahn (60) wegfließt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) im Ansaugbereich (32) nahezu im rechten Winkel von der Substratbahn (60) wegströmt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) temperierbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trageelement (20) zumindest die Breite der Substratbahn (60) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trageelement (20) ein Luftleitsystem beinhaltet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trageelement (20) einen Strömungskanal für den Gasstrom (30) bildet.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (40, 40', 40") ein einstückiges Teil des Trageelementes (20) ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Bewegungsrichtung (61) der Substratbahn (60) dem Trageelement (20') eine Leitwalze (50) folgt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (30) von der Substratbahn (60) weg auf die Leitwalze (50) zufließt.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Trageelemente (20', 20") ein Trageelementpaar (25) bilden.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Trageelementen (20', 20") eines Trageelementpaares (25) eine Leitwalze (50) integriert ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verlauf der Luftleitbleiche (40', 40") für jedes der Trageelemente (20', 20") eines Trageelementpaares (25) gleich oder unterscheidet ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwalze (50) höhenverstellbar (51) ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwalzen (50) Mitteln zum hydraulischen und/oder elektrischen Heben bzw. Absenken (51) aufweisen.
  21. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 bis 20 zur Trocknung von einer Substratbahn (60) verwendet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwalze (50) durch den Gasstrom (30) temperiert, insbesondere geheizt, wird.
  23. Trocknungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl hintereinander angeordneten Vorrichtungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 besteht.
  24. Trocknungsanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (41, 41', 41") der Leitbleche (40, 40', 40") jeder Vorrichtung (10) gleiche oder unterschiedlich Wölbungen aufweisen.
  25. Trocknungsanlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arten von Leitblechen (40, 40', 40") Verwendung finden, die jeweils abwechselnd an die Vorrichtungen (20, 20', 20") montiert sind.
  26. Trocknungsanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl hintereinander angeordneten Trageelementpaaren (25) besteht, wobei in jedes Trageelementpaar (25) eine Leitwalze (50) integriert ist, aber keine zwischen die einzelnen Trageelementpaaren (25).
  27. Trocknungsanlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die, durch die Strömung des Gasstromes (30) relativ zur Bewegung (61) der Substratbahn (62) vorgegebene, Ausrichtung der Trageelementpaar (25) variiert.
  28. Trocknungsanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Substratbahn (60) ein zweiter Gasstrom fließt.
  29. Trocknungsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasstrom quer zur Bewegungsrichtung (61) der Substratbahn (60) strömt.
  30. Trocknungsanlage nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasstrom temperiert ist.
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