EP4606572A1 - Vorrichtung zum beaufschlagen eines bedruckstoffs mit blasluft - Google Patents

Vorrichtung zum beaufschlagen eines bedruckstoffs mit blasluft

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Publication number
EP4606572A1
EP4606572A1 EP25154300.5A EP25154300A EP4606572A1 EP 4606572 A1 EP4606572 A1 EP 4606572A1 EP 25154300 A EP25154300 A EP 25154300A EP 4606572 A1 EP4606572 A1 EP 4606572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
longitudinal section
air
round
printing
nozzles
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.)
Pending
Application number
EP25154300.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hachmann
Heiner Pitz
Pia SCHMIDT
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.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP4606572A1 publication Critical patent/EP4606572A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/18—Drying webs by hot air
    • D21F5/185—Supporting webs in hot air dryers
    • D21F5/187—Supporting webs in hot air dryers by air jets
    • D21F5/188—Blowing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/044—Drying sheets, e.g. between two printing stations
    • B41F23/0463—Drying sheets, e.g. between two printing stations by convection
    • B41F23/0466—Drying sheets, e.g. between two printing stations by convection by using heated air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/044—Drying sheets, e.g. between two printing stations
    • B41F23/0443—Drying sheets, e.g. between two printing stations after printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/0015—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form for treating before, during or after printing or for uniform coating or laminating the copy material before or after printing
    • B41J11/002—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating
    • B41J11/0022—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using convection means, e.g. by using a fan for blowing or sucking air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
    • F26B15/12—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined
    • F26B15/18—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined the objects or batches of materials being carried by endless belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements for supplying or controlling air or other gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/50—Ducting arrangements from the source of air or other gases to the materials or objects being dried
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/0403—Drying webs
    • B41F23/0423—Drying webs by convection
    • B41F23/0426—Drying webs by convection using heated air

Definitions

  • the invention relates to a device for applying blown air to a printing material having the features of the preamble of claim 1.
  • the invention lies in the technical field of the graphic industry and there in particular in the field of hot air drying of - preferably water-based - printing fluids such as paint, varnish, primer and/or liquid ink on sheet, web, film or label-shaped printing materials, preferably made of paper, cardboard, paperboard, plastic, metal or composite material.
  • water-based - printing fluids such as paint, varnish, primer and/or liquid ink on sheet, web, film or label-shaped printing materials, preferably made of paper, cardboard, paperboard, plastic, metal or composite material.
  • dryers for drying with blown air, especially with hot air, e.g. in sheet-fed offset printing machines.
  • the DE10118757A1 discloses a printing press with at least one dryer insert for drying printing substrates with hot air. When inserted, the dryer is connected to a blowing device and is supplied with blowing air by this device.
  • the DE102005010992B4 discloses a sheet-fed printing press with a hot-air dryer having a plurality of air nozzles arranged on a nozzle plate.
  • the nozzles are supplied with air via a chamber.
  • the air nozzles are designed as nozzle tubes or round nozzles.
  • DE102006030371A1 shows something similar, where the nozzle pipes generate different volume flows, e.g. by means of different nozzle diameters.
  • the still unpublished European patent application number 23157023.5-1014 discloses a dryer for drying a printing substrate exposed to fluid, comprising an arrangement of a plurality of parallel aligned round nozzles and a blown air supply, wherein each round nozzle has a tube from which heated blown air flows out onto the printing substrate, wherein the tube is divided internally by means of at least one partition wall into at least two concentric regions, and wherein at least one of the regions is connected to the blown air supply.
  • the EP 1921407 A2 discloses a drying system with a heating device comprising an interior space with a radiation opening and a radiator element within the interior space. Furthermore, the device comprises a ventilation arrangement for ventilating the interior space with a ventilation gas.
  • the device can comprise a ceramic plate with cylindrical ventilation nozzles formed as bores therein.
  • the ventilation arrangement is intended to generate a shielding, unidirectional flow from the inside to the outside. This is intended solely to prevent dust from outside from penetrating the interior space and clogging the radiator element.
  • the document does not indicate that the ventilation nozzles may have a shape other than a purely cylindrical shape.
  • Nozzle section branch into closed side chambers, while the cross-section of the central nozzle section remains unchanged.
  • This solution should preferably be simple to implement and inexpensive. It should also be possible to easily retrofit already installed devices.
  • a device for applying blown air to a printing material, e.g. a dryer and in particular a hot air dryer, with an arrangement of a plurality of round nozzles aligned with the printing material, is characterized in that the round nozzles each have a first, a second and a third longitudinal section in succession in the flow direction of the blown air, wherein the The inner diameter D1 of the first longitudinal section is greater than the inner diameter D3 of the third longitudinal section and the inner diameter D2 of the second longitudinal section tapers in the flow direction from D1 to D3.
  • Drying is known to be best when the air hits the substrate (the printing material) with high impact, because in this case the laminar boundary layer forming on the substrate surface is best "pierced" by the blown air and thus the heat transfer coefficient and mass transfer coefficient are best.
  • the heat and mass transfer coefficients can be improved, i.e., increased, by the inventive subdivision, thereby achieving advantageous energy savings.
  • the interaction of the free jet with the ambient air is thus advantageously reduced. Disruptive turbulence can be prevented. A sufficiently high velocity can be generated and maintained in the central region of the free jet.
  • the invention allows for a low-resistance taper of the diameter within a (e.g., hot air) round nozzle, thereby reducing the escaping (e.g., hot) air volume (and thus the energy required to generate the hot air) from a (e.g., hot) air chamber connected to the nozzle and preferably pressurized, while simultaneously increasing the air discharge speed so that the air impact on the printing substrate and thus the effectiveness, e.g., for drying dispersion varnish, is maintained at a high level.
  • the aforementioned tests also developed the dimensions and dimensional ranges of the round nozzles (lengths, diameters, angles), which are advantageous for the required, energy-saving flow behavior between the nozzle and the printing substrate to be dried, which is spaced apart according to specifications.
  • the taper in the second longitudinal section occurs without branching, e.g., into several parallel nozzle arms.
  • the nozzle therefore has only one inlet and one outlet, and only one path between the inlet and outlet for the blast air.
  • the nozzle also has no side chambers.
  • a further development can be characterized by the inner diameter D2 decreasing continuously along the taper.
  • a further development can be characterized by the taper comprising a bevel.
  • Another development can be characterized by the taper comprising a curve.
  • a further development can be characterized by the presence of several tapers, preferably one after the other (with or without spacing between them) in the direction of flow. At the taper(s), the blast air is advantageously accelerated in the direction of flow.
  • a further development can be characterized by the fact that the following applies to the inner diameter: D1 > 1.2*D3 or D1 > 1.3* D3 or D1 > 1.4*D3 or D1 > 1.5*D3.
  • a further development can be characterized in that the first longitudinal section has a length L1, the second longitudinal section has a length L2 and the third longitudinal section has a length L3.
  • a further development can be characterized in that the second longitudinal section results in a tapered round nozzle with a width of 2*B.
  • a further development can be characterized in that the following applies: L2 ⁇ B.
  • Further training can be characterized by the following: L3 ⁇ 3* D3 or L3 ⁇ 4* D3 or L3 ⁇ 5* D3. Further training can be characterized by the following: L3 > 2*L1 or L3 > 3*L1 or L3 > 4*L1.
  • a further development can be characterized by a planar arrangement.
  • a further development can be characterized by the circular nozzles being aligned parallel to one another.
  • the round nozzle comprises a tube, and the taper is formed on the tube.
  • the tube can preferably be made of aluminum.
  • the round nozzle comprises a tube and an insert within the tube, and the taper is formed on the insert.
  • the insert can preferably be made of stainless steel.
  • a further development can be characterized in that the respective cross-section of the round nozzles in the first, second and third longitudinal sections forms a circular ring.
  • One refinement may be characterized by the temperature-controlled blowing air.
  • a preferred refinement may be characterized by the heated blowing air.
  • the blowing air flowing through the round nozzles primarily serves to dry the printing material.
  • a further development can be characterized by the round nozzles being arranged in rows.
  • a further development can be characterized by the round nozzles being arranged in a two-dimensional array created from rows.
  • a further development can be characterized by the array being a flat array; in the case of a curved transport path of the printing substrate, a correspondingly curved array can also be provided.
  • Divided round nozzles according to the invention can be arranged closer together in the array than non-divided round nozzles. The heat and mass transfer coefficient can be further improved, i.e., increased, in this way.
  • a further development can be characterized by the dryer comprising a chamber, and by the blown air being guided through the chamber to the round nozzles.
  • the chamber can be divided, for example, into an inlet and an outlet area for blown air.
  • a further training can be characterized by the fact that the fluid is a printing ink, a varnish, or an ink.
  • a further training can be characterized by the fact that the fluid is solvent-based.
  • a further training can be characterized by the fact that the The fluid is water-based.
  • a further development can be characterized by the fact that the blown air is hot air.
  • a further development may be characterized by the round nozzles being made of aluminum. It may be provided that the round nozzles are manufactured as turned parts.
  • the printing press 3 preferably comprises a feeder 3a and a delivery 3b for sheets of printing substrate 1.
  • the printing press 3 comprises printing units 4 for applying fluid 2, preferably at least four printing units 4a to 4d for printing with the four colors CMYK.
  • the printing press can additionally comprise one or more varnish units.
  • the printing press 3 is preferably a sheet-processing offset printing press of conventional design, ie the transport of the printing substrate 1 takes place along the Printing units 4 by means of grippers 1b on cylinders and in the delivery 3b by means of grippers on chains with cross beams.
  • the printing press 3 comprises a device 5, in particular a dryer 5 or a dryer insert 5, with a chamber 6 connected to a blown air supply 7.
  • the device 5 can be designed as a dryer insert connectable to the blown air supply 7.
  • the chamber 6 can be subdivided in a conventional manner.
  • the blown air supply provides blown air 8, preferably hot air, and for this purpose comprises at least one fan.
  • Several round nozzles 10 (blown air nozzles) are arranged on the chamber 6, through which the blown air 8 exits onto the printing substrate 1, preferably vertically.
  • the round nozzles 10 are spaced at a distance 10a from the printing substrate 1 to be dried. This distance must be selected to be at least large enough to prevent a collision of the grippers 1b with the round nozzles 10.
  • the blown air 8 exits the round nozzles 10 essentially in a flow direction 14.
  • Figure 2 shows a perspective view of a device according to the invention with round nozzles, in particular a dryer or dryer insert.
  • the device 5 has, on its underside facing the printing substrate 1 to be dried, an array 11 of round nozzles 10 for expelling blast air 8.
  • the round nozzles are preferably arranged regularly in several rows 12 or collectively in an array 13.
  • the round nozzles 10 are designed as tubes 20, which can be attached to a metal sheet (or several, preferably parallel, metal sheets) on the underside of the dryer. The tubes can penetrate the metal sheet.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a preferred embodiment of a round nozzle of a device according to the invention.
  • the round nozzle 10 comprises a tube 20 with a preferably circular cross-section 22 (shown next to the tube); its inner diameter is variable, ie decreasing, in the flow direction 14 at least in one longitudinal section.
  • the tube 20 is preferably made of metal.
  • the round nozzle 10 has an inlet 29a and an opposite outlet 29b for the Blown air 8. In the area of the inlet 29a, a flange 20a is formed on the pipe 20, which serves to mount the pipe 20 on a wall of the chamber 6.
  • the round nozzle 10 comprises, in the flow direction 14, a first longitudinal section 23, a following second longitudinal section 24 and a further following third longitudinal section 25.
  • the longitudinal sections can - as shown by way of example - have different lengths L1, L2 and L3, wherein preferably: L3>L1>L2.
  • the second longitudinal section is formed as a taper 26, i.e., the inner diameter decreases by 2*B in the region of the second longitudinal section 24.
  • the inner wall in the region of the second longitudinal section 24 is formed (in section) as a slope 27; alternatively, instead of the slope 27 (shown again next to the tube), a curve 28 can be implemented.
  • the longitudinal sections can have inner diameters D1, D2, and D3, as shown by way of example, where D3 ⁇ D2 ⁇ D1 (with variable D2).
  • Figure 4 shows a sectional view of another preferred embodiment of a round nozzle of a device according to the invention.
  • the taper 26 is not formed on the tube 20, but on an insert 21 in the tube 20.
  • the insert 21 can be inserted "from below", ie through the outlet 29b, into the tube 20 and up to an edge 21 of the insert 12 designed as a stop.
  • the insert 21 can be made of metal and can be welded into the tube 20.
  • the tube 20 together with the inserted insert 21 has the longitudinal sections L1, L2 and L3 and the inner diameters D1, D2 and D3 (comparable to the embodiment of the Figure 3 ) on.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beaufschlagen eines Bedruckstoffs mit Blasluft, z.B. ein Trockner und insbesondere ein Heißlufttrockner, mit einer Anordnung (11) einer Vielzahl von auf den Bedruckstoff (1) ausgerichteten Runddüsen (10), zeichnet sich dadurch aus, dass die Runddüsen (10) in Strömungsrichtung (14) der Blasluft (8) aufeinander folgend jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten Längsabschnitt (23, 24, 25) aufweisen, wobei der Innendurchmesser D1 des ersten Längsabschnitts (23) größer als der Innendurchmesser D3 des dritten Längsabschnitts (25) ist und wobei der Innendurchmesser D2 des zweiten Längsabschnitts (24) sich in Strömungsrichtung (14) von D1 nach D3 verjüngt. Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Blasluft, insbesondere Heißluft, mit ausreichend hoher Geschwindigkeit auf die zu trocknenden Bogen zu richten. Die Erfindung kommt z.B. in Offsetdruck- oder Digitaldruckmaschinen zum Einsatz.

Description

    Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beaufschlagen eines Bedruckstoffs mit Blasluft mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
    • Gebiet der Technik
  • Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der grafischen Industrie und dort insbesondere im Bereich des Heißlufttrocknens von - bevorzugt wasserbasierten - Druckfluiden wie Farbe, Lack, Grundierung und/oder flüssiger Tinte auf bogen-, bahn-, folien- oder etikettenförmigen Bedruckstoffen, bevorzugt aus Papier, Karton, Pappe, Kunststoff, Metall oder Verbundmaterial.
    • Stand der Technik
  • Es sind vielfältige Trockner zum Trocknen mit Blasluft, insbesondere mit Heißluft bekannt, z.B. in bogenverarbeitenden Offsetdruckmaschine.
  • Die DE10118757A1 offenbart eine Druckmaschine mit wenigstens einem Trocknereinschub zum Trocknen von Bedruckstoff mit Heißluft. Im eingeschobenen Zustand ist der Trockner mit einer Blaseinrichtung verbunden und wird von dieser mit Blasluft versorgt.
  • Die DE102005010992B4 offenbart eine Bogendruckmaschine mit einem Heißlufttrockner mit einer Vielzahl von Luftdüsen, welche an einer Düsenplatte angeordnet sind. Die Düsen werden über eine Kammer mit Luft versorgt. Die Luftdüsen sind als Düsenrohre bzw. Runddüsen ausgebildet. Die DE102006030371A1 zeigt Ähnliches, wobei die Düsenrohre verschiedene Volumenströme erzeugen, z.B. mittels unterschiedlicher Düsendurchmesser.
  • Die US4854052 offenbart einen Trockner mit einer Düse, welche sich zur Düsenaustrittsöffnung hin verjüngt.
  • Die noch unveröffentlichte europäische Patentanmeldung Nummer 23157023.5-1014 offenbart einen Trockner zum Trocknen eines mit Fluid beaufschlagten Bedruckstoffs, mit einer Anordnung einer Vielzahl von parallel ausgerichteten Runddüsen und mit einer Blasluftversorgung, wobei jede Runddüse ein Rohr aufweist, aus welchem erwärmte Blasluft auf den Bedruckstoff gerichtet ausströmt, wobei das Rohr im Innern mittels wenigstens einer Trennwand in wenigstens zwei konzentrische Bereiche unterteilt ist und wobei wenigstens einer der Bereiche mit der Blasluftversorgung verbunden ist.
  • Die EP 1921407 A2 offenbart eine Trocknungsanlage mit einer Heizvorrichtung, welche einen Innenraum mit einer Strahlungsöffnung und ein Strahlerelement im Innenraum umfasst. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Lüftungsanordnung zum Belüften des Innenraums mit einem Lüftungsgas. Die Vorrichtung kann eine Keramikplatte mit darin als Bohrungen ausgebildeten, zylindrischen Belüftungsdüsen aufweisen. Die Lüftungsanordnung soll eine abschirmende, unidirektionale Strömung von innen nach außen erzeugen. Diese soll lediglich verhindern, dass Staub von außen in den Innenraum eindringt und das Strahlerelement zusetzt. Es ist im Dokument nicht angedeutet, dass die Belüftungsdüsen eine von der reinen Zylinderform abweichende Formgebung aufweisen können.
  • Die US2014/0245950A1 offenbart eine Vorrichtung zur Trocknen von Oberflächen mit einer Vielzahl von Runddüsen. Eine der vorgeschlagenen Ausführungsformen nutz mehrfach verzweigte Runddüsen, bei welchen sich jeweils der Gesamtquerschnitt in Längsrichtung der Runddüsen nicht ändert, d.h. es gibt eine sich verjüngenden Abschnitte, sondern nur sich verzweigende Abschnitte.
  • Die US2014/0150285A1 offenbart eine Trocknungsvorrichtung mit vorhandenen Düsen, welche Blasluft auf das zu trocknende Gut richten, wobei sich jeweils ein zentraler
  • Düsenabschnitt in geschlossene Seitenkammern verzweigen, während der Querschnitt des zentralen Düsenabschnitts unverändert bleibt.
  • Beim Trocknen von Bedruckstoff kann trotz aller bekannten Maßnahmen weiterhin das Problem bestehen, dass die vorhandenen Trockner samt deren Runddüsen die Blasluft mit einer zu geringen Geschwindigkeit auf den zu trocknenden Bedruckstoff auftreffen lassen und dass das Trockenergebnis darunter leidet. Dies kann insbesondere dann vorkommen, wenn - z.B. aufgrund vorhandener Bogengreifer - der Abstand zum Bedruckstoff groß sein muss. Der Wärme- und Stoffübergangskoeffizient kann dann je nach Konstellation zu gering für eine ausreichende Trocknung sein. Eine naheliegende, aber teure und daher nicht bevorzugte Lösung könnte dahin gehen, stärkere Gebläse vorzusehen.
    • Technische Aufgabe
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen, welche es insbesondere ermöglicht, Blasluft, insbesondere Heißluft, mit ausreichend hoher Geschwindigkeit auf die zu trocknenden Bogen zu richten. Diese Lösung sollte vorzugsweise einfach umzusetzen sein und wenig Kosten verursachen. Auch ein einfaches Nachrüsten bereits installierter Vorrichtungen sollte möglich sein.
    • Erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beaufschlagen eines Bedruckstoffs mit Blasluft, z.B. ein Trockner und insbesondere ein Heißlufttrockner, mit einer Anordnung einer Vielzahl von auf den Bedruckstoff ausgerichteten Runddüsen, zeichnet sich dadurch aus, dass die Runddüsen in Strömungsrichtung der Blasluft aufeinander folgend jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten Längsabschnitt aufweisen, wobei der Innendurchmesser D1 des ersten Längsabschnitts größer als der Innendurchmesser D3 des dritten Längsabschnitts ist und wobei der Innendurchmesser D2 des zweiten Längsabschnitts sich in Strömungsrichtung von D1 nach D3 verjüngt.
    • Vorteilhafte Ausbildungen und Wirkungen der Erfindung
  • Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Blasluft, insbesondere Heißluft, mit ausreichend hoher Geschwindigkeit auf die zu trocknenden Bogen zu richten. Die erfindungsgemäße Lösung ist zudem in vorteilhafter Weise einfach umzusetzen und verursacht nur geringe Kosten. Die Erfindung erlaubt in vorteilhafter Weise eine energiesparende und somit effiziente Trocknung, insbesondere beim Verarbeiten von wasserbasierten Druckfluiden. Zudem erlaubt die Erfindung in einer ihrer Weiterbildungen ein einfaches Nachrüsten. Die Erfindung kommt z.B. in Offsetdruckmaschinen oder Digitaldruckmaschinen zum Einsatz.
  • Die Trocknung ist bekanntermaßen am besten, wenn die Luft mit hohem Aufprall auf das Substrat (den Bedruckstoff) auftrifft, weil in diesem Fall die an der Substratoberfläche sich ausbildende laminare Grenzschicht am besten von der Blasluft "durchstoßen" wird und somit Wärmeübergangskoeffizient und Stoffübergangskoeffizient am besten sind.
  • Versuche im Vorfeld der Erfindung zeigten Folgendes: Der aus den herkömmlichen Runddüsen jeweils austretende Freistrahl wird nach seinem Austritt stark abgebremst; er wechselwirkt mit der Umgebungsluft umso weniger, je weniger turbulent die Luft im Rohr ist. Eine verringerte Wechselwirkung lässt den Freistahl mit höherer Geschwindigkeit auf den Bedruckstoff auftreffen. Sogenannte Laminardüsen (wie in der noch unveröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nummer 23157023.5-1014 angemeldet) wurden als vorteilhaft erkannt; diese erzeugen einen weitgehend laminaren Luftstrahl.
  • Infolge fortgesetzter und umfangreicher Versuche und der dabei gewonnenen Kenntnisse wurden die Runddüsen weiter umgestaltet, getestet und letztlich erfindungsgemäß optimiert. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei überraschend eine als Drehteil hergestellte Runddüse, insbesondere aus Aluminium, gezeigt. Deren Herstellung ist einfacher und kostengünstiger als z.B. die Herstellung durch Verschweißen zweier zylindrischer Teile oder die Herstellung durch Verformen eines Teils und ist zudem präziser mit Blick auf die einzuhaltenden Fertigungstoleranzen.
  • Der Wärme- und Stoffübergangskoeffizient kann durch die erfindungsgemäße Unterteilung verbessert, also erhöht werden, wodurch eine vorteilhafte Energieeinsparung erreicht werden kann. Die Wechselwirkung des Freistrahles mit der Umgebungsluft wird so in vorteilhafter Weise reduziert. Störende Turbulenzen können verhindert werden. Im zentralen Bereich des Freistrahls kann eine ausreichend hohe Geschwindigkeit erzeugt und aufrechterhalten werden.
  • Die Erfindung erlaubt eine widerstandsarme Verjüngung des Durchmessers innerhalb einer (z.B. Heißluft-) Runddüse und dadurch eine Verringerung der austretenden (z.B. Heiß-) Luftmenge (und damit der benötigten Energie zur Heißluft-Erzeugung) aus einer mit der Düse verbundenen und bevorzugt mit Überdruck beaufschlagten (z.B. Heiß-) Luftkammer, bei gleichzeitiger Erhöhung der Ausblasgeschwindigkeit der Luft, sodass der Luftprall auf den Bedruckstoff und somit die Wirksamkeit, z.B. zur Trocknung von Dispersionslack, auf hohem Niveau erhalten bleibt. Somit ergibt sich der große Vorteil, dass die Energieeffizienz der Vorrichtung und z.B. der Druckmaschine, in welcher die Vorrichtung zum Einsatz kommt, erheblich verbessert werden kann. Bei den oben genannte Versuchen wurden auch die Maße bzw. Maß-Bereiche der Runddüsen (Längen, Durchmesser, Winkel) erarbeitet, welche für das erforderliche, energiesparende Strömungsverhalten zwischen Düse und zu trocknendem und nach Vorgaben beabstandetem Bedruckstoff von Vorteil sind.
  • Die Verjüngung im zweiten Längsabschnitt erfolgt dabei ohne eine Verzweigung, z.B. in mehrere, parallele Düsenarme. Die Düse hat demnach nur eine Eintrittsöffnung (Einlass) und eine Austrittsöffnung (Auslass) und auch nur einen Weg zwischen Einlass und Auslass für die Blasluft. Die Düse hat auch keine Seitenkammern.
    • Weiterbildungen der Erfindung
  • Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung als Vorrichtung (kurz: Weiterbildungen) beschrieben. Diese können - wo es sich nicht technisch ausschließt - auch untereinander kombiniert werden.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass sich der Innendurchmesser D2 entlang der Verjüngung stufenlos verringert. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Verjüngung eine Schräge umfasst. Eine andere Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Verjüngung eine Kurve umfasst. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass mehrere Verjüngungen vorhanden sind, bevorzugt nacheinander (mit oder ohne Abstand zueinander) in Strömungsrichtung. An der/den Verjüngung/-en kommt es in vorteilhafter Weise zu einer Beschleunigung der Blasluft in Strömungsrichtung.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass für die Innendurchmesser gilt: D1 > 1,2*D3 oder D1 > 1,3* D3 oder D1 > 1,4*D3 oder D1 > 1,5*D3.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der erste Längsabschnitt eine Länge L1, der zweite Längsabschnitt eine Länge L2 und der dritte Längsabschnitt eine Länge L3 aufweisen.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der zweite Längsabschnitt eine Verjüngung der Runddüse der Breite 2*B bewirkt. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass Folgendes gilt: L2 ≥ B.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass Folgendes gilt: L3 ≥ 3* D3 oder L3 ≥ 4* D3 oder L3 ≥ 5* D3. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass Folgendes gilt: L3 > 2*L1 oder L3 > 3*L1 oder L3 > 4*L1.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Anordnung eine ebene Anordnung ist. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüse ein Rohr umfasst und dass die Verjüngung am Rohr ausgebildet ist. Dabei kann das Rohr bevorzugt aus Aluminium gefertigt sein. Eine andere Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüse ein Rohr und einen Einsatz im Rohr umfasst und dass die Verjüngung am Einsatz ausgebildet ist. Dabei kann der Einsatz bevorzugt aus Edelstahl gefertigt sein.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der jeweilige Querschnitt der Runddüsen im ersten, zweiten und dritten Längsabschnitt einen Kreisring bildet.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Blasluft temperiert ist. Eine bevorzugte Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Blasluft erwärmt ist. Die durch die Runddüsen ausströmende Blasluft dient dabei primär der Trocknung des Bedruckstoffs.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüsen in Reihen angeordnet sind. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüsen in einem aus Reihen erzeugten zweidimensionalen Feld angeordnet sind. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Feld ein ebenes Feld ist; bei einem gekrümmten Transportweg des Bedruckstoffs kann auch ein entsprechend gekrümmtes Feld vorgesehen sein. Erfindungsgemäß unterteilte Runddüsen lassen sich näher zueinander beabstandet im Feld anordnen als nicht unterteilte Runddüsen. Der Wärme- und Stoffübergangskoeffizient kann auf diese Weise weiter verbessert, also erhöht werden.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Trockner eine Kammer umfasst und dass Blasluft durch die Kammer zu den Runddüsen geführt wird. Die Kammer kann unterteilt sein, zum Beispiel in einen Einlassbereich und einen Auslassbereich für Blasluft.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Fluid eine Druckfarbe, ein Lack oder eine Tinte ist. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Fluid lösemittelbasiert ist. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Fluid wasserbasiert ist. Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Blasluft Heißluft ist.
  • Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Runddüsen aus Aluminium gefertigt sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Runddüsen als Drehteile gefertigt sind.
  • Die in den obigen Abschnitten Technisches Gebiet, Erfindung und Weiterbildungen sowie im folgenden Abschnitt Ausführungsbeispiele offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen stellen - in beliebiger Kombination miteinander - weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
    • Ausführungsbeispiele zur Erfindung und Figuren
  • Die Figuren 1 bis 4 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Weiterbildungen. Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Sich in den Figuren wiederholende Bezugszeichen wurden der Übersichtlichkeit teils weggelassen.
  • Figur 1 zeigt schematisch eine Druckmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Runddüsen, insbesondere ein Trockner oder Trocknereinschub.
  • Ein Bedruckstoff 1, bevorzugt ein Bogen aus Papier, Karton oder Folie, wird in eine Transportrichtung 1a transportiert. Hierbei kommen Transportgreifer 1b zum Einsatz. Während des Transports wird der Bedruckstoff mit einem Fluid 2 beaufschlagt, bevorzugt mit einer Druckfarbe, einem Lack oder einer Tinte. Die Druckmaschine 3 umfasst bevorzugt einen Anleger 3a und einen Ausleger 3b für Bogen aus Bedruckstoff 1. Die Druckmaschine 3 umfasst Druckwerke 4 zum Beaufschlagen mit Fluid 2, bevorzugt wenigstens vier Druckwerke 4a bis 4d für den Druck mit den vier Farben CMYK. Druckmaschine kann zusätzlich ein oder mehrere Lackwerke umfassen. Die Druckmaschine 3 ist bevorzugt eine bogenverarbeitende Offsetdruckmaschine in herkömmlicher Bauweise, d.h. der Transport des Bedruckstoffs 1 erfolgt entlang der Druckwerke 4 mittels Greifern 1b an Zylindern und im Ausleger 3b mittels Greifern an Ketten mit Querträgern.
  • Die Druckmaschine 3 umfasst eine Vorrichtung 5, insbesondere einen Trockner 5 oder einen Trocknereinschub 5, mit einer Kammer 6, welche mit einer Blasluftversorgung 7 verbunden ist. Die Vorrichtung 5 kann als ein mit der Blasluftversorgung 7 verbindbarer Trocknereinschub ausgebildet sein. Die Kammer 6 kann in herkömmlicher Weise unterteilt sein. Die Blasluftversorgung stellt Blasluft 8, bevorzugt Heißluft, zur Verfügung und umfasst hierzu wenigstens ein Gebläse. An der Kammer 6 sind mehrere Runddüsen 10 (Blasluftdüsen) angeordnet, durch welche die Blasluft 8 auf den Bedruckstoff 1 - bevorzugt senkrecht - gerichtet austritt. Die Runddüsen 10 weisen einen Abstand 10a zum zu trocknenden Bedruckstoff 1 auf. Dieser Abstand ist mindestens so groß zu wählen, dass eine Kollision der Greifer 1b mit den Runddüsen 10 vermieden wird. Die Blasluft 8 verlässt die Runddüsen 10 im Wesentlichen in eine Strömungsrichtung 14.
  • Figur 2 zeigt eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Runddüsen, insbesondere ein Trockner oder Trocknereinschube.
  • Es ist erkennbar, dass die Vorrichtung 5 an ihrer - dem zu trocknenden Bedruckstoff 1 zugewandten - Unterseite, eine Anordnung 11 von Runddüsen 10 zum Ausstoßen von Blasluft 8 aufweist. Dabei sind die Runddüsen bevorzugt regelmäßig in mehreren Reihen 12 bzw. insgesamt in einem Feld 13 angeordnet. Die Runddüsen 10 sind als Rohre 20 ausgebildet, welche an einem Blech (oder mehreren, bevorzugt parallelen Blechen) an der Trockner-Unterseite befestigt sein können. Die Rohre können das Blech durchdringen.
  • Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Runddüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Runddüse 10 umfasst ein Rohr 20 mit einem (neben dem Rohr dargestellten) bevorzugt kreisringförmigen Querschnitt 22; dessen Innendurchmesser ist in Strömungsrichtung 14 wenigstens in einem Längsabschnitt veränderlich, d.h. abnehmend. Das Rohr 20 ist bevorzugt aus Metall gefertigt. Die Runddüse 10 weist einen Einlass 29a und einen gegenüberliegenden Auslass 29b für die Blasluft 8 auf. Im Bereich des Einlasses 29a ist am Rohr 20 ein Flansch 20a ausgebildet, der zur Montage des Rohres 20 an einer Wand der Kammer 6 dient.
  • Zwischen Einlass 29a und Auslass 29b umfasst die Runddüse 10 in Strömungsrichtung 14 einen ersten Längsabschnitt 23, einen folgenden zweiten Längsabschnitt 24 und einen weiter folgenden dritten Längsabschnitt 25. Die Längsabschnitt können - wie beispielhaft dargestellt - unterschiedliche Längen L1, L2 und L3 aufweisen, wobei bevorzugt gilt: L3>L1>L2.
  • Der zweite Längsabschnitt ist als eine Verjüngung 26 ausgebildet, d.h. der Innendurchmesser verringert sich im Bereich des zweiten Längsabschnitts 24 um 2*B. Die Innenwand im Bereich des zweiten Längsabschnitts 24 ist dabei (im Schnitt) als eine Schräge 27 ausgebildet; alternativ kann statt der (neben dem Rohr nochmals dargestellten) Schräge 27 auch eine Kurve 28 verwirklicht sein. Die Längsabschnitte können - wie beispielhaft dargestellt - Innendurchmesser D1, D2 und D3 aufweisen, wobei gilt: D3<D2<D1 (mit veränderlichem D2).
  • Figur 4 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Runddüse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist die Verjüngung 26 nicht am Rohr 20, sondern an einem Einsatz 21 im Rohr 20 ausgebildet. Der Einsatz 21 kann "von unten", d.h. durch den Auslass 29b, in das Rohr 20 und bis zu einem als Anschlag ausgebildeten Rand 21 des Einsatzes 12 eingeschoben werden. Der Einsatz 21 kann aus Metall gefertigt sein und kann in das Rohr 20 eingeschweißt werden. Das Rohr 20 zusammen mit dem eingesetzten Einsatz 21 weist die Längsabschnitte L1, L2 und L3 und die Innendurchmesser D1, D2 und D3 (vergleichbar zur Ausführungsform der Figur 3) auf.
  • Nachfolgend einige konkrete Angaben für eine beispielhafte Umsetzung:
    • Düsen-Innendurchmesser: Verjüngung von etwa 16 auf etwa 12 mm;
    • Abstand der Düsen geeignet für einen Arbeitsabstand von ca. 80 mm (gemäß VDI-Wärmeatlas);
    • Die Länge der verjüngten Seite der Düse auf der Austrittseite der Luft (L3) ist 3- bis 5-mal so groß, wie deren Durchmesser D3, damit die Luft möglichst laminar und damit "weitreichend" ausströmt;
    • Druck in der Kammer 6 zwischen 1 und 50 mbar, bevorzugt zwischen 5 und15 mbar;
    • Winkel α der Schräge 27 zwischen 18 und 22°, bevorzugt etwa 20°; und
    • L2 etwa 5 mm, B etwa 2 mm.
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Bedruckstoff, z.B. Papier
    1a
    Transportrichtung
    1b
    Transportgreifer
    2
    Fluid, z.B. Druckfarbe oder Tinte
    3
    Druckmaschine
    3a
    Anleger
    3b
    Ausleger
    4
    Druckwerke
    4a-d
    Druckwerke
    5
    Vorrichtung, insbesondere Trockner
    6
    Kammer
    7
    Blasluftversorgung
    8
    Blasluft
    9
    Mantelstrom
    10
    Runddüse/-n
    10a
    Abstand
    11
    Anordnung
    12
    (Eindimensionale )Reihen
    13
    (Zweidimensionales) Feld
    14
    Strömungsrichtung
    20
    Rohr
    20a
    Flansch
    21
    Einsatz
    21a
    Rand
    22
    Querschnitt, Kreisring
    23
    erster Längsabschnitt
    24
    zweiter Längsabschnitt
    25
    dritter Längsabschnitt
    26
    Verjüngung
    27
    Schräge
    28
    Kurve
    29a
    Einlass
    29b
    Auslass
    D1
    Innendurchmesser erster Längsabschnitt
    D2
    Innendurchmesser zweiter Längsabschnitt
    D3
    Innendurchmesser dritter Längsabschnitt
    L1
    Länge erster Längsabschnitt
    L2
    Länge zweiter Längsabschnitt
    L3
    Länge dritter Längsabschnitt
    B
    Breite
    α
    Winkel

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Beaufschlagen eines Bedruckstoffs mit Blasluft, mit einer Anordnung (11) einer Vielzahl von auf den Bedruckstoff (1) ausgerichteten Runddüsen (10), dadurch gekennzeichnet,
    dass die Runddüsen (10) in Strömungsrichtung (14) der Blasluft (8) aufeinander folgend jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten Längsabschnitt (23, 24, 25) aufweisen, wobei der Innendurchmesser D1 des ersten Längsabschnitts (23) größer als der Innendurchmesser D3 des dritten Längsabschnitts (25) ist und wobei der Innendurchmesser D2 des zweiten Längsabschnitts (24) sich in Strömungsrichtung (14) von D1 nach D3 verjüngt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich der Innendurchmesser D2 entlang der Verjüngung (26) stufenlos verringert.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verjüngung (26) eine Schräge (27) umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verjüngung (26) eine Kurve (28) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass gilt: D1 > 1,2*D3 oder D1 > 1,3* D3 oder D1 > 1,4*D3 oder D1 > 1,5*D3.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Längsabschnitt (23) eine Länge L1, der zweite Längsabschnitt (24) eine Länge L2 und der dritte Längsabschnitt (25) eine Länge L3 aufweisen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Längsabschnitt (24) eine Verjüngung der Runddüse (10) der Breite 2*B bewirkt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass gilt: L2 ≥ B.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass gilt: L3 ≥ 3* D3 oder L3 ≥ 4* D3 oder L3 ≥ 5* D3.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass gilt: L3 > 2*L1 oder L3 > 3*L1 oder L3 > 4*L1.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Runddüse (10) ein Rohr (20) umfasst und dass die Verjüngung (26) am Rohr (20) ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Runddüse (10) ein Rohr (20) und einen Einsatz (21) im Rohr (10) umfasst und dass die Verjüngung (26) am Einsatz (21) ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der jeweilige Querschnitt (22) der Runddüsen (10) im ersten, zweiten und dritten Längsabschnitt (23, 24, 25) einen Kreisring (22) bildet.
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