ES2269158T3 - Aparato de secado de banda sobre soporte de aire y metodo para mejorar la trasferencia de calor en un aparato de secado de banda sobre soporte de aire. - Google Patents
Aparato de secado de banda sobre soporte de aire y metodo para mejorar la trasferencia de calor en un aparato de secado de banda sobre soporte de aire. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato de secado de banda sobre soporte de aire para secar una banda (10) de fibra recubierta que se desplaza, tal como una banda de papel o cartón, aparato que comprende una disposición de boquilla que incluye: una boquilla (14) de sobrepresión que se extiende a través de la banda (10) y que tiene en ambos lados de la boquilla (14), es decir, en los lados (24, 26) de entrada y salida de la boquilla (14) según se observa en la dirección de desplazamiento de la banda, una disposición (20, 22) de orificios de boquilla que se extiende a través de la banda (10) y que comprende una ranura de boquilla o una fila de orificios de boquilla sucesivos que se extienden a través de la banda (10), y disposiciones (20, 22) de orificios de boquilla que se disponen para insuflar chorros de aire de secado de manera oblicua unos contra otros, o disposiciones (20, 22) de orificios de boquilla que se disponen para insuflar chorros de aire de secado que se guían unos contra otros con la ayuda de superficies curvas de Coanda, y al menos una boquilla (16, 16'') de impacto directo que se extiende a través de la banda (10), boquilla (16, 16'') de impacto directo en la que se forma una pluralidad de ranuras de boquilla u orificios (17, 17'') de boquilla para insuflar aire de secado principalmente de manera perpendicular contra la banda (10), caracterizado porque dicha boquilla (16, 16'') de impacto directo se combina con dicha boquilla (14) de sobrepresión en el lado (26) de salida o en el lado (24) de entrada de la misma, con el fin de formar un conjunto (12) de boquilla de tal manera que no se forma un conducto de descarga para descargar aire húmedo entre dicha boquilla (16, 16'') de impacto directo y dicha boquilla (14) de sobrepresión; el aparato comprende en cada lado de la banda (10) dos o más de dichos conjuntos (12) de boquilla separados entre sí en la dirección de desplazamiento de la banda, en el que la separación entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en cada lado de la banda (10) formaun conducto (18) de descarga para descargar aire húmedo; y los conjuntos (12) de boquilla se disponen en lados opuestos de la banda (10) de modo que opuesto a cada conducto (18) de descarga entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en un lado de la banda (10) hay en el otro lado de la banda (10) un conjunto (12) de boquilla.
Description
Aparato de secado de banda sobre soporte de aire
y método para mejorar la transferencia de calor en un aparato de
secado de banda sobre soporte de aire.
El objeto de la presente invención es una
disposición de boquilla en un aparato de secado de banda sobre
soporte de aire ("airborne web-drying") y un
método para mejorar la transferencia de calor en el secado de banda
sobre soporte de aire, definiéndose el aparato y el método en los
preámbulos de las reivindicaciones independientes presentadas más
adelante.
Entonces, el objeto de la invención es
normalmente una disposición de boquilla que comprende al menos una
boquilla de sobrepresión que se extiende transversalmente a la banda
y que tiene en ambos lados de la boquilla, es decir en los lados de
entrada y salida de la boquilla, una ranura de boquilla que se
extiende a través de la banda, en cuyo caso las ranuras de boquilla
en los lados opuestos de la boquilla comprenden una ranura de
boquilla que se extiende a través de la banda o una fila de
orificios de boquilla sucesivos. Las ranuras de boquilla se
disponen para insuflar chorros de aire de secado de manera oblicua
unos contra otros, o se disponen para insuflar chorros de aire de
secado, que se guían unos contra otros con la ayuda de superficies
curvas de Coanda. La disposición comprende además al menos una
boquilla de impacto directo que se extiende a través de la banda,
en cuyo caso se forma una pluralidad de ranuras de boquilla u
orificios de boquilla en esta boquilla de impacto directo para
insuflar aire principalmente de manera perpendicular contra la
banda. Ventajosamente, los orificios o ranuras de boquilla de la
boquilla de impacto directo se disponen en una o más filas, o de lo
contrario se distribuyen de manera uniforme sobre la superficie de
soporte de la boquilla de impacto directo.
Normalmente, se dispone una pluralidad de
boquillas de sobrepresión o boquillas de impacto directo en una
sucesión alterna en ambos lados de la banda. Así, se disponen una
boquilla de sobrepresión y una boquilla de impacto directo opuestas
entre sí, tal como se muestra por ejemplo en la publicación de
patente internacional WO 95/14199. En la solución presentada en la
publicación WO, el espacio entre cada boquilla de sobrepresión y la
boquilla de impacto directo adyacente forma un conducto de descarga
para el aire húmedo de descarga. Los conductos de descarga son
regiones ineficaces con respecto al secado de la banda.
El objetivo es mejorar continuamente el efecto
del secado de banda sobre soporte de aire, por ejemplo, con el fin
de poder realizar el secado más rápido y/o reducir el tamaño del
secador. Un medio económico para mejorar el efecto del secado de
banda sobre soporte de aire es aumentar la temperatura de la
boquilla. Sin embargo, no es posible aumentar la temperatura de la
boquilla en algunas aplicaciones, o no puede obtenerse el efecto
deseado con esta única medida.
El objeto de la presente invención es
proporcionar una disposición de boquilla y un método mejorados que
pueden aumentar el efecto de secado de banda sobre soporte de
aire.
Un objeto particular es proporcionar una
disposición de boquilla que es fácil de realizar en aparatos de
secado de banda sobre soporte de aire de diferentes tipos.
Un objeto adicional es proporcionar una
disposición de boquilla y un método mejorados que no requieren un
espacio adicional sustancial para el aparato de secado de banda
sobre soporte de aire.
Según la invención, estos objetos se resuelven
con un aparato de secado de banda sobre soporte de aire que tiene
las características de la reivindicación 1 y un método para realizar
la transferencia de calor más eficaz según se define en la
reivindicación 14.
La solución según la invención usa conjuntos de
boquilla que, en la misma estructura, combina al menos una boquilla
de sobrepresión y al menos una boquilla de impacto directo. El
conjunto de boquilla de sobrepresión y boquilla de impacto directo
se monta ventajosamente en una estructura de armazón común y en una
cámara de boquillas común. El conjunto de boquilla comprende
normalmente una boquilla de sobrepresión y una boquilla de impacto
directo dispuesta en ambos lados de la boquilla de sobrepresión, es
decir, en sus lados de entrada y salida. Por tanto, no se forma un
conducto de descarga convencional para el aire húmedo entre la
boquilla de sobrepresión y la boquilla de impacto directo en el
conjunto de boquilla. Comparado con las soluciones convencionales,
puede utilizarse una parte mayor del área del secador de esta manera
en el proceso de secado real. Los conductos de descarga para el
aire húmedo se disponen entre los diferentes conjuntos de boquilla.
Cada conducto descarga el aire de secado insuflado tanto por la
boquilla de sobrepresión como la boquilla de impacto directo. Las
boquillas de impacto directo se disponen con relación a la banda, de
modo que no impiden que se descargue aire desde la boquilla de
sobrepresión. La banda facilitará además la descarga de aire desde
la región de la boquilla de impacto directo en la dirección de
desplazamiento de la banda.
En otra solución típica según la invención, se
dispone una boquilla de impacto directo en el lado de entrada o
salida en la dirección de desplazamiento de la banda de la boquilla
de sobrepresión y se une directamente a la boquilla de
sobrepresión, de modo que se forma un conjunto que comprende una
boquilla de sobrepresión y una boquilla de impacto directo.
La distancia entre las ranuras de boquilla de la
boquilla de sobrepresión y la primera fila de orificios de boquilla
más próxima a la boquilla de sobrepresión es ventajosamente > 30
mm pero < 100 mm, normalmente de 40 a 60 mm.
En soluciones convencionales de secado de banda
sobre soporte de aire, existe un conducto de aire de descarga
relativamente ancho entre cada par de boquillas sucesivas. Entonces,
las mismas boquillas cubren sólo menos de la mitad del área total.
En este caso, habrá una escasa transferencia de calor en la región
del conducto de aire de descarga, ya que no se dirigen chorros de
aire a la banda en esta región. En la solución según la invención,
el secado utiliza también una parte del espacio vacío que queda
entre las boquillas individuales en secadores convencionales. El
impacto directo dispuesto en relación con la boquilla de
sobrepresión permite que se dirija una cantidad total aumentada de
aire de secado a la banda, es decir, en esta región puede aumentarse
el coeficiente de transferencia de calor y puede hacerse más eficaz
la transferencia de calor. En mediciones, se encontró que puede
conseguirse un aumento considerable de la transferencia de calor con
la solución según la invención. La transferencia de calor puede
hacerse más eficaz con la solución según la invención, también
cuando la temperatura del aire de secado debe mantenerse muy baja,
tal como por ejemplo en el secado de "recubrimientos
térmicos".
Cada conjunto de boquilla según la invención
tiene normalmente orificios de boquilla en una o dos secciones de
boquilla de impacto directo, ocupando los orificios de boquilla un
área que tiene una longitud total de 20 a 250 mm en la dirección de
desplazamiento de la banda, normalmente > 50 mm, lo más
normalmente > 100 mm, o cubriendo del 10 al 60% de la longitud
de la distribución de boquillas. Naturalmente, una boquilla de
impacto directo puede tener sólo una fila de boquillas u orificios
de boquilla, en cuyo caso el área es muy pequeña.
Los orificios de boquilla de las partes de
boquilla de impacto directo tienen normalmente un diámetro de 2 a
10 mm, lo más normalmente de aproximadamente 5 mm, y las boquillas
se disponen a una distancia entre sí que es de 10 a 50 mm,
normalmente de 20 a 30 mm, tanto en la dirección transversal de la
banda como en la dirección de desplazamiento de la banda. Los
orificios de boquilla normalmente se disponen en filas en la
dirección transversal de la banda. Existen normalmente de 2 a 7
filas sucesivas de orificios de boquilla en la dirección de
desplazamiento de la banda. Ventajosamente, los orificios de
boquilla en diferentes filas son solapantes, de modo que la
cobertura total de los orificios es tan grande como sea posible. Los
orificios de boquilla también pueden disponerse uniformemente sobre
la superficie de soporte de la boquilla de otras maneras. Un
aparato de secado de banda sobre soporte de aire contiene
normalmente varios conjuntos de boquilla sucesivos en ambos lados
de la banda que va a secarse.
En secadores calentados con vapor, la fuente
calorífica forma un límite superior para la temperatura. También en
este caso el secado puede hacerse más eficaz con la solución según
la invención. Una boquilla eficaz puede aumentar el efecto de
secado también en secadores calentados con gas.
Por otro lado, la solución según la invención
también puede utilizarse en espacios pequeños, particularmente en
espacios cortos, con el fin de maximizar el efecto de secado.
La separación entre dos conjuntos sucesivos
según la invención forma un conducto de descarga para el aire
húmedo de descarga. Los conjuntos de boquilla se disponen en
diferentes lados de la banda que va a secarse, ventajosamente de
tal manera que exista siempre una parte de un conjunto de boquilla,
preferiblemente una parte de boquilla de sobrepresión, en el otro
lado de la banda opuesto a un conducto de descarga. La intención es
evitar una situación en la que se localizarían dos conductos de
descarga opuestos entre sí. El objetivo es que la banda se guíe en
todos los puntos mediante insuflaciones de aire de secado, al menos
desde un lado de la banda. Normalmente también es un objetivo
disponer las boquillas de sobrepresión en el aparato de secado de
banda sobre soporte de aire de modo que haga que la banda se
desplace hacia delante como una onda sinusoidal.
En una solución de disposición de boquilla
ventajosa según la invención, la superficie de boquilla de la
boquilla de impacto directo, es decir, la superficie de soporte de
la boquilla, está a una distancia perpendicular mayor desde la
línea de la banda que la boquilla de sobrepresión. La línea de la
banda normalmente significa una línea recta situada de manera
central entre las cámaras de secado en lados opuestos de la banda.
La propia banda se desplaza a lo largo de la línea de la banda,
pero sin embargo, a menudo como una onda sinusoidal. La distancia
de la superficie de boquilla de una boquilla de impacto directo
desde la línea de la banda es ventajosamente de 5 a 40 mm,
normalmente de 10 a 15 mm, más larga que la distancia de la
superficie de soporte de una boquilla de sobrepresión desde la
línea de la banda. La distancia perpendicular de la superficie de
boquilla de una boquilla de impacto directo desde la línea de la
banda es normalmente de aproximadamente 20 a 30 mm. Esto garantiza
un espacio de gas de descarga en los lados de entrada y salida de la
boquilla entre la boquilla de impacto directo y la banda, para aire
insuflado desde las ranuras de boquilla en los lados de entrada y
salida de la boquilla de sobrepresión.
Cuando la superficie de boquilla de la boquilla
de impacto directo se sitúa a una distancia mayor desde la línea de
la banda que la superficie de boquilla o la superficie de soporte de
la boquilla de sobrepresión, se garantiza que los chorros de aire
procedentes de la parte de boquilla de impacto directo no
interfieran en el funcionamiento de la boquilla de sobrepresión.
Preferiblemente, debe dimensionarse la estructura de la boquilla de
impacto directo y sus chorros de aire, de modo que los chorros de
aire se aparten de manera adecuada de la boquilla de sobrepresión,
hacia el conducto de descarga del aire de retorno, es decir, el aire
de descarga, y no tiendan a formar una obstrucción del flujo de
aire que abandona la boquilla de sobrepresión.
El conducto de descarga entre dos conjuntos de
boquilla adyacentes se dimensiona ventajosamente de modo que puede
retirar, con respecto a la dirección de desplazamiento de la banda,
el aire de descarga procedente del lado de salida de la boquilla de
sobrepresión en el lado aguas arriba del conducto de descarga, y el
aire de descarga procedente de la boquilla de impacto directo
dispuesta en el lado de salida de esta boquilla de sobrepresión, y
el aire de descarga procedente del lado de entrada de la boquilla de
sobrepresión en el lado aguas abajo del conducto de descarga, y el
aire de descarga procedente de la boquilla de impacto directo
dispuesta en el lado de entrada de esta boquilla de
sobrepresión.
El área del conducto de descarga en la dirección
de la banda es ventajosamente inferior al 40% del área total
correspondiente del aparato de secado de banda sobre soporte de
aire, es decir, del área correspondiente cubierta por las boquillas
y el conducto de descarga.
El área (A_{1}) total de las aberturas de la
boquilla o boquillas de impacto directo en cada conjunto de
boquilla de impacto directo y de boquilla de sobrepresión es
normalmente de aproximadamente el 40 al 100% del área (A_{2})
total de las ranuras de boquilla de la boquilla de sobrepresión,
cuando sólo hay una boquilla de impacto directo en un lado y de
aproximadamente el 40 al 150% del área (A_{2}) total de las
ranuras de boquilla de la boquilla de sobrepresión, cuando hay una
boquilla de impacto directo en ambos lados de la boquilla de
sobrepresión.
La anchura de las ranuras de boquilla de las
boquillas de sobrepresión es normalmente de aproximadamente 1,5 mm.
El área abierta de las ranuras de las boquillas de sobrepresión es
del 1 al 2%, normalmente del 0,8 al 1,5%, lo más normalmente de
aproximadamente el 1,2% del área total del aparato de secado de
banda sobre soporte de aire. El área abierta de los orificios de
las boquillas de impacto directo es, en la misma medida, de
aproximadamente el 0,5 al 1,5% del área total del aparato de secado
de banda sobre soporte de aire. Áreas de abertura mayores o menores
pueden a veces ponerse en duda.
En algunos casos, particularmente cuando la
anchura de la boquilla de impacto directo en la dirección de
desplazamiento de la banda es relativamente grande, la superficie
de boquilla de la boquilla de impacto directo dispuesta en el lado
de salida de la boquilla de sobrepresión puede ser curva, de modo
que su distancia desde la banda aumenta en la dirección de
desplazamiento de la banda.
Con el método según la invención, la
transferencia de calor en el secado de banda sobre soporte de aire
puede aumentarse de manera eficaz insuflando aire de soplado
directamente en el lado de salida y/o entrada de la boquilla de
sobrepresión, principalmente de manera perpendicular contra la
banda, con la ayuda de una boquilla de impacto directo que tiene la
superficie de boquilla a una distancia mayor desde la banda que la
superficie de boquilla de la boquilla de sobrepresión. Por tanto,
la solución según la invención garantiza que el aire de secado
insuflado desde las ranuras de boquilla en el lado de salida y/o el
lado de entrada de la boquilla de sobrepresión y el aire de secado
insuflado desde la boquilla de impacto directo forman aire húmedo de
descarga, que puede guiarse fuera de la región de la banda a través
de un conducto de descarga formado en el lado de salida y/o el lado
de entrada de la boquilla de impacto directo, sin interferir en el
funcionamiento de la boquilla de sobrepresión.
La invención se describe en más detalle a
continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 muestra, tal como se observa desde
un lado, un aparato de secado de banda sobre soporte de aire dotado
con una disposición de boquilla según la invención;
la figura 2 muestra esquemáticamente una sección
transversal vertical en la dirección de desplazamiento de la banda
de uno de los conjuntos de boquilla mostrados en la figura 1;
la figura 3 muestra una sección transversal
según la figura 2 de otro conjunto de boquilla;
la figura 4 muestra una sección transversal
según la figura 2 de un tercer conjunto de boquilla;
la figura 5 muestra, como se observa desde un
lado y parcialmente en corte en la dirección de desplazamiento de
la banda, una parte de un aparato de secado de banda sobre soporte
de aire dotado con una disposición de boquilla según la
invención;
la figura 6 muestra esquemáticamente un conjunto
de boquilla según la invención en una sección transversal a lo
largo de la dirección de desplazamiento de la banda y visto desde
arriba;
la figura 7 muestra según la figura 6 otro
conjunto de boquilla según la invención;
la figura 8 muestra según la figura 6 un tercer
conjunto de boquilla según la invención; y
la figura 9 muestra según la figura 6 un cuarto
conjunto de boquilla según la invención.
La figura 1 muestra un aparato de secado de
banda sobre soporte de aire dotado con una disposición de boquilla
ventajosa según la invención. En el aparato de secado de banda sobre
soporte de aire, se disponen conjuntos 12 de boquilla tanto por
encima como por debajo de la banda 10, estando formado cada conjunto
de boquilla por una boquilla 14 de sobrepresión y boquillas 16, 16'
de impacto directo dispuestas de manera simétrica a ambos lados de
la boquilla de sobrepresión. Un conducto 18, 18' de descarga para el
aire de descarga está dispuesto en las separaciones entre conjuntos
de boquilla adyacentes.
En el caso de la figura 1, cada boquilla 14 de
sobrepresión tiene dos ranuras 20, 22 de boquilla. Una primera
ranura 20 de boquilla o del lado de entrada está en el lado 24 de
entrada de la boquilla 14 de sobrepresión, y una ranura 22 de
boquilla del lado de salida está en el lado 26 de salida de la
boquilla. Una boquilla 16 de impacto directo del lado de entrada
está conectada al lado de entrada de la boquilla 14 de sobrepresión,
teniendo la boquilla de impacto directo orificios 17 de boquilla, y
una boquilla 16' de impacto directo del lado de salida está
conectada al lado de salida, teniendo esta boquilla de impacto
directo orificios 17' de boquilla. La descarga de aire desde las
ranuras 20, 22 de boquilla y los orificios 17, 17' de boquilla se
describe en más detalle con relación a la figura 5.
En cada conjunto 12 de boquilla, el aire que
fluye desde las ranuras 20 de boquilla en el lado de entrada de la
boquilla de sobrepresión y desde los orificios 17 de boquilla de la
boquilla de impacto directo en el lado de entrada de esta boquilla
de sobrepresión se descarga principalmente a través del conducto 18
de descarga en el lado de entrada del conjunto de boquilla. En la
misma medida, en cada conjunto 12 de boquilla, el aire que fluye
desde las ranuras 22 de boquilla en el lado de salida de la boquilla
de sobrepresión y desde los orificios 17' de boquilla de la
boquilla de impacto directo en el lado de salida de esta boquilla de
impacto directo se descarga principalmente a través del conducto
(18') de descarga en el lado de salida del conjunto de
boquilla.
Con las boquillas de impacto directo en esta
solución ventajosa de la invención, puede intensificarse la
transferencia de calor en ambos lados de la boquilla de
sobrepresión. Además, la disposición (geometría) de los conjuntos
de boquilla según la figura 1 ha demostrado ser muy ventajoso con
respecto a la capacidad de avance ("runnability") en el secado
de banda sobre soporte de aire. Diferentes factores afectan a la
buena capacidad de avance. En primer lugar, en esta disposición la
banda está soportada en todos los puntos por las insuflaciones, al
menos en un lado de la banda. Una banda que tiene que desplazarse
parcialmente sin ningún soporte se ondulará fácilmente a medida que
encuentra su trayectoria correcta de desplazamiento, lo que produce
problemas con respecto a la capacidad de avance. En segundo lugar,
en la solución según la figura 1, hay una boquilla de sobrepresión
en el lado opuesto de la banda en cada conducto de descarga para
aire húmedo, es decir, en aquel punto en que la succión se dirige a
la banda. Este efecto combinado de succión e insuflado que se dirige
a la banda y guía la banda, alternativamente hacia arriba y
alternativamente hacia abajo, producirá un movimiento estable con
forma de onda sinusoidal en la banda. En tercer lugar, se disponen
boquillas de impacto directo en ambos lados de la boquilla de
sobrepresión, en cuyo caso las superficies planas de las boquillas
de impacto directo, por su parte, estabilizan el desplazamiento de
la banda.
La figura 2 muestra en una sección transversal
ampliada el conjunto 12 de boquilla según la figura 1, en la que
una parte 16, 16' de boquilla de impacto directo se dispone en ambos
lados de la parte 14 de boquilla de sobrepresión. Tal como puede
observarse en la figura 2, el conjunto de boquilla es una estructura
integrada. El conjunto de boquilla tiene una cámara 11 de boquillas
común.
Se disponen divisiones 13 que separan el lado de
aire de entrada de la boquilla 14 de sobrepresión en la cámara 11
de boquillas. Esa parte 13' de la división 13 que se dirige hacia la
banda forma la superficie de soporte de la boquilla de
sobrepresión, que en el caso de la figura 2 tiene la forma de una
superficie de Coanda. Se forman canales 14a, 14b de admisión entre
la división 13 y ambas paredes laterales de la cámara de boquillas.
La división tiene aberturas 13'' en los canales de admisión, y fluye
aire desde estas aberturas hacia las boquillas de sobrepresión.
Los canales 16a y 16b de admisión de las partes
de boquilla de impacto directo están conectados a ambos lados de la
cámara 11 de boquillas. En estos canales 16a, 16b de admisión, la
cámara 11 de boquillas tiene en sus paredes laterales aberturas 15,
desde las que fluye el aire de entrada hacia las boquillas de
impacto directo. La boquilla de impacto directo según la figura 2
tiene una superficie de boquilla plana con orificios 17 de boquilla
en dos filas adyacentes.
El conjunto de boquilla según la figura 2 puede
fabricarse como una estructura de tipo haz único, que está
completamente lista para la instalación y que hace la instalación
más sencilla comparado con las soluciones convencionales, en las
que cada boquilla se pone como una parte separada en la instalación.
Además, puede observarse claramente en la figura que el conjunto de
boquilla tiene una estructura sencilla y que su fabricación e
instalación requieren sustancialmente menos material y elementos de
sujeción que la fabricación e instalación de tres boquillas
separadas.
De manera similar a la de la figura 2, la figura
3 muestra un conjunto de boquilla en el que una boquilla 16' de
impacto directo está conectada solamente a un lado de la parte 14 de
boquilla de sobrepresión, normalmente en el lado de salida. La
estructura de boquilla de sobrepresión es la misma que en la figura
2. La estructura de boquilla de impacto directo es casi la misma
que en la figura 2. Sin embargo, en la solución de la figura 3 la
parte 16' de boquilla de impacto directo es mayor que la
correspondiente parte 16' de boquilla en la solución de la figura
2. Además, la parte 16' de boquilla en la figura 3 tiene tres filas
de orificios 17 de boquilla en lugar de dos, con el fin de obtener
un área abierta mayor.
La figura 4 muestra de manera similar a la
figura 2, un tercer conjunto 12 de boquilla. En la figura 4, la
cámara 11 de boquillas tiene principalmente una anchura igual a la
del conjunto 12 de boquilla. En esa parte de la cámara de boquillas
que está dando hacia la banda, la división 13 dotada con aberturas
forma dos cámaras de succión, una cámara 16a para los orificios de
boquilla en el lado de entrada y otra cámara 16b para los orificios
de boquilla en el lado de salida. Desde la cámara 16a de aire en el
lado de entrada, el aire fluye tanto hasta los orificios de
boquilla de la boquilla de impacto directo en el lado de entrada
como hasta la ranura de boquilla de la boquilla de sobrepresión en
el lado de entrada. En la misma medida, el aire fluye desde la
cámara 16b de aire en el lado de salida hasta los orificios de
boquilla de la boquilla de sobrepresión en el lado de salida y
hasta la ranura de boquilla de la boquilla de sobrepresión en el
lado de salida. Como la solución de las figuras 2 y 3, la división
forma la superficie de Coanda de la boquilla de sobrepresión.
La figura 5, que para las partes aplicables
utiliza los mismos números de referencia que la figura 1, muestra
en más detalle las trayectorias de los flujos de aire entre el
conjunto de boquilla y la banda. En el caso de la figura 5, los
flujos de aire se ilustran como un ejemplo entre la banda y un
conjunto de boquilla como el de la figura 3.
En un aparato de secado de banda sobre soporte
de aire que utiliza un conjunto de boquilla según la figura 2, los
flujos de aire se desplazarán entre el lado de salida del conjunto
de boquilla y la banda principalmente de la misma manera que en la
figura 5. Los flujos de aire entre el conjunto de boquilla según la
figura 2 en el lado de entrada y la banda son principalmente
imágenes especulares de los flujos de aire en el lado de
salida.
En el caso de la figura 5, los conjuntos 12 de
boquilla según la invención se disponen enfrentados entre sí en
ambos lados de la banda, de modo que se sitúan enfrentados entre sí
un lado de entrada de un conjunto de boquilla y un lado de salida
de un conjunto de boquilla en los lados opuestos de la banda. En
este caso, el conducto 18 de descarga para aire húmedo y el centro
de un conjunto de boquilla se situarán enfrentados entre sí en los
lados opuestos de la
banda.
banda.
En la figura 5, en el lado 24 de entrada de la
boquilla 14 de sobrepresión, hay una primera ranura o ranura 20 de
boquilla de entrada y en el lado 26 de salida hay una ranura 22 de
boquilla de salida. Desde la ranura de boquilla de entrada, se
descarga aire en la dirección de desplazamiento de la banda, a un
pequeño ángulo \alpha con respecto a la banda. Desde la ranura de
boquilla del lado de salida, se descarga aire contra la dirección
de desplazamiento de la banda, a un pequeño ángulo \beta con
respecto a la banda. Los flujos de aire descargados desde la
boquilla de sobrepresión se elevan sobre la superficie de soporte de
la boquilla hacia arriba, hacia la banda, y luego vuelven a un
sentido que es principalmente opuesto a su sentido de descarga, tal
como se muestra mediante las flechas delgadas. La parte principal
del aire de secado descargado desde el orificio 22 de boquilla en
el lado 26 de salida se descarga como aire húmedo de descarga o aire
de retorno hasta el lado de salida de la boquilla 14 y además
pasada la boquilla de impacto directo a través del conducto 18 de
descarga en el lado de salida. La parte principal del aire de secado
descargado desde el orificio 20 de boquilla en el lado 24 de
entrada se descarga como aire húmedo de descarga o aire de retorno a
través del conducto 18 de descarga formado en el lado de entrada de
la boquilla. Puede haber una parte de boquilla de impacto directo
entre la boquilla 14 de sobrepresión y el conducto 18 de
descarga.
Desde la boquilla 16 de impacto directo,
conectada al lado 26 de salida de la boquilla de sobrepresión, el
aire de secado fluye a través de los orificios 17 de boquilla
principalmente de manera perpendicular contra la banda. El aire
vuelve en la dirección de la banda y se descarga junto con el aire
que procede de la boquilla de sobrepresión como aire húmedo de
descarga a través del conducto 18 de descarga dispuesto en el lado
28 de salida del conjunto 12 de boquilla, tal como se muestra
mediante las flechas delgadas.
La superficie 30 de boquilla de la boquilla 16
de impacto directo se dispone de modo que su distancia a_{1}
desde la banda es mayor que la distancia a_{2} de la superficie 32
de soporte de la boquilla 14 de sobrepresión desde la banda.
a_{1} - a_{2} = 5 a 40 mm, normalmente de 5 a 15 mm,
ventajosamente de aproximadamente 10 mm. La superficie de soporte
significa esa parte de una boquilla que se orienta hacia la banda y
que está limitada a la región entre las ranuras de boquilla.
Normalmente, la superficie de soporte es paralela a la dirección de
la línea de la banda. La superficie de la boquilla puede contener un
rebaje por debajo de la superficie de soporte. La distancia mayor
entre la superficie de boquilla de la boquilla de impacto directo o
la superficie de soporte y la banda permite que el aire de secado
procedente del lado de salida de la boquilla de sobrepresión se
descargue en la dirección de desplazamiento de la banda. La
superficie (30) de boquilla y la superficie (32) de soporte también
pueden ubicarse a la misma distancia de la banda, cuando se
desee.
La figura 6 muestra un conjunto de boquilla
según la invención, tanto en una sección transversal como en una
vista desde arriba. Esta figura utiliza los mismos números de
referencia que la figura 1, cuando es aplicable. La distancia entre
la superficie 30 de boquilla de la boquilla 16 de impacto directo y
la banda es a_{1}, y la distancia entre la superficie 32 de
soporte de la boquilla 14 de sobrepresión y la banda es a_{2}. La
diferencia entre estas distancias a_{1} - a_{2} es de
aproximadamente 5 a 15 mm, ventajosamente de aproximadamente 10
mm.
Los orificios 17 de boquilla de la boquilla 16
de impacto directo en la figura 6 se disponen en tres filas de
orificios de boquilla. La figura 7 presenta otro conjunto de
boquilla según la invención que difiere del anterior en que la
boquilla 16 de impacto directo tiene cinco filas de boquillas. La
figura 8 muestra un tercer conjunto de boquilla según la invención
que difiere de los anteriores en que la boquilla 16 de impacto
directo tiene siete filas de boquillas. La distancia entre las
filas de boquillas es de aproximadamente 20 a 30 mm. La distancia
entre los orificios de boquilla en la dirección transversal de la
banda es de aproximadamente 20 a 30 mm.
En la boquilla 16 de impacto directo de la
figura 8, se traza en líneas discontinuas una posible modificación
30' de la superficie 30 de boquilla. La superficie 30' de boquilla
se dispone de manera oblicua, de modo que su distancia desde la
banda aumenta en la dirección de desplazamiento de la banda.
La figura 9 muestra un conjunto de boquilla que
es similar a los de las figuras 6 a 8, pero que difiere de los
anteriores en que una boquilla 16, 16' de impacto directo está
conectada a ambos lados de la boquilla de sobrepresión, en cuyo
caso cada boquilla de impacto directo tiene dos filas de orificios
de boquilla. Sin embargo, los orificios de boquilla pueden ubicarse
en una sola fila, o en más de dos filas. Utilizando un conjunto de
boquilla de esta clase es posible aumentar el coeficiente de
transferencia de calor tanto en el lado de entrada como en el lado
de salida de la boquilla de sobrepresión.
La solución proporciona una transferencia de
calor más eficaz con el mismo volumen de aire de secado por metro
cuadrado, lo que se considera una importante ventaja de la
invención. Por otro lado, comparado con el secado convencional que
utiliza boquillas de sobrepresión, pueden conseguirse efectos de
transferencia de calor sustancialmente superiores con la misma
velocidad de insuflado pero utilizando un volumen de aire mayor por
metro cuadrado, lo que se considera que es otra ventaja importante
de la invención.
Las pruebas han mostrado que un conjunto de
boquilla según la invención puede aumentar el coeficiente de
transferencia de calor en la sección entre la boquilla de impacto
directo y la banda en aproximadamente 100 W/m^{2}/ºC, comparado
con una situación que utiliza boquillas de sobrepresión dispuestas
una tras otra de manera convencional, que deja un conducto de
descarga con una escasa transferencia de calor entre las boquillas.
Se ha encontrado en las pruebas que las boquillas de impacto
directo no tienen efectos perjudiciales sobre la transferencia de
calor en la boquilla de sobrepresión.
Un conjunto de las boquillas de sobrepresión y
las boquillas de impacto directo en la misma estructura de armazón
de la manera según la invención proporcionará además ventajas
sustanciales en el ahorro de materiales, así como ventajas
referentes a las técnicas de producción, técnicas de instalación y
la cantidad de trabajo.
Con una disposición de boquilla adecuada, es
posible además conseguir un avance de la banda sumamente estable y
una buena capacidad de avance, disponiendo por ejemplo una boquilla
de sobrepresión enfrentada al conducto de descarga para aire
húmedo, y combinando una boquilla de impacto directo adecuada en el
lado de entrada y el lado de salida de la boquilla de
sobrepresión.
La invención no pretende limitarse a las
realizaciones presentadas anteriormente, sino que la intención es
aplicar la invención ampliamente dentro de la idea inventiva
definida por las reivindicaciones presentadas a continuación.
Claims (12)
1. Aparato de secado de banda sobre
soporte de aire para secar una banda (10) de fibra recubierta que
se desplaza, tal como una banda de papel o cartón, aparato que
comprende una disposición de boquilla que incluye:
una boquilla (14) de sobrepresión que se
extiende a través de la banda (10) y que tiene en ambos lados de la
boquilla (14), es decir, en los lados (24, 26) de entrada y salida
de la boquilla (14) según se observa en la dirección de
desplazamiento de la banda, una disposición (20, 22) de orificios de
boquilla que se extiende a través de la banda (10) y que comprende
una ranura de boquilla o una fila de orificios de boquilla sucesivos
que se extienden a través de la banda (10), y disposiciones (20,
22) de orificios de boquilla que se disponen para insuflar chorros
de aire de secado de manera oblicua unos contra otros, o
disposiciones (20, 22) de orificios de boquilla que se disponen
para insuflar chorros de aire de secado que se guían unos contra
otros con la ayuda de superficies curvas de Coanda, y
al menos una boquilla (16, 16') de impacto
directo que se extiende a través de la banda (10), boquilla (16,
16') de impacto directo en la que se forma una pluralidad de ranuras
de boquilla u orificios (17, 17') de boquilla para insuflar aire de
secado principalmente de manera perpendicular contra la banda
(10),
caracterizado porque dicha boquilla (16,
16') de impacto directo se combina con dicha boquilla (14) de
sobrepresión en el lado (26) de salida o en el lado (24) de entrada
de la misma, con el fin de formar un conjunto (12) de boquilla de
tal manera que no se forma un conducto de descarga para descargar
aire húmedo entre dicha boquilla (16, 16') de impacto directo y
dicha boquilla (14) de sobrepresión;
el aparato comprende en cada lado de la banda
(10) dos o más de dichos conjuntos (12) de boquilla separados entre
sí en la dirección de desplazamiento de la banda, en el que la
separación entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en cada
lado de la banda (10) forma un conducto (18) de descarga para
descargar aire húmedo; y
los conjuntos (12) de boquilla se disponen en
lados opuestos de la banda (10) de modo que opuesto a cada conducto
(18) de descarga entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en
un lado de la banda (10) hay en el otro lado de la banda (10) un
conjunto (12) de boquilla.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de boquilla incluye
una boquilla (16') de impacto directo combinada con la boquilla (14)
de sobrepresión en el lado (24) de entrada de la misma y una
boquilla (16) de impacto directo combinada con la boquilla (14) de
sobrepresión en el lado (26) de salida de la misma.
3. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque los orificios (17, 17') de boquilla en
dicha boquilla (16, 16') de impacto directo se disponen en de dos a
siete filas (r_{1}, r_{n}), disponiéndose las filas
sucesivamente en la dirección de desplazamiento de la banda y
extendiéndose cada fila en una dirección perpendicular a la
dirección de desplazamiento de la banda, y porque los orificios de
boquilla en una fila están desplazados en una dirección
perpendicular a la dirección de desplazamiento de la banda con
respecto a los orificios de boquilla de una fila adyacente.
4. Aparato según la reivindicación 3,
caracterizado porque una boquilla (16) de impacto directo se
combina con dicha boquilla (14) de sobrepresión en el lado (26) de
salida de la misma, y la distancia (l_{1}) entre la ranura (22)
de boquilla de dicha boquilla (14) de sobrepresión en el lado (26)
de salida de la misma y, según se observa en la dirección de
desplazamiento de la banda, la primera fila (r_{1}) de orificios
de boquilla de la boquilla (16) de impacto directo es > 30 mm,
pero < 100 mm, normalmente de aproximadamente 40 a 60 mm.
5. Aparato según la reivindicación 3,
caracterizado porque la distancia (L) entre la primera fila
(r_{1}) y la última fila (r_{n}) de los orificios de boquilla de
dicha boquilla (16, 16') de impacto directo, según se observa en la
dirección de desplazamiento de la banda, es de 20 a 250 mm,
normalmente superior a 50 mm, lo más normalmente > 100 mm.
6. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el diámetro de los orificios (17) de
boquilla de dicha boquilla (16, 16') de impacto directo es de
aproximadamente 2 a 10 mm, normalmente de 5 mm, y porque la anchura
de ambas ranuras de boquilla de la boquilla (14) de sobrepresión es
de aproximadamente 1,5 mm.
7. Aparato según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el área total de orificio de boquilla
de la boquilla o boquillas (16, 16') de impacto directo en cada
conjunto (12) de boquilla es normalmente de:
- aproximadamente el 40 al 100% del área total
de ranura de boquilla de la boquilla (14) de sobrepresión cuando se
combina una boquilla (16) de impacto directo con la boquilla (14) de
sobrepresión sólo en un lado de la misma, y
- aproximadamente el 40 al 150% del área total
de ranura de boquilla de la boquilla (14) de sobrepresión cuando se
combina una boquilla (16, 16') de impacto directo con la boquilla
(14) de sobrepresión en ambos lados de la misma.
8. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha boquilla (16, 16') de impacto
directo y dicha boquilla (14) de sobrepresión se integran en una
estructura de armazón común de modo que se forma una cámara de
boquillas integrada.
9. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque los orificios (17) de boquilla de dicha
boquilla (16) de impacto directo se forman en una superficie (30')
de dicha boquilla (16) de impacto directo que está inclinada de tal
manera que su distancia desde la banda (10) aumenta en la dirección
de desplazamiento de la banda.
10. Método para hacer la transferencia de
calor más eficaz en un aparato de secado de banda sobre soporte de
aire para secar una banda (10) de fibra recubierta que se desplaza,
tal como una banda de papel o cartón, aparato que comprende una
disposición de boquilla que incluye:
una boquilla (14) de sobrepresión que se
extiende a través de la banda (10) y que tiene en ambos lados de la
boquilla (14), es decir, en los lados (24, 26) de entrada y salida
de la boquilla (14) según se observa en la dirección de
desplazamiento de la banda, una disposición (20, 22) de orificios de
boquilla que se extiende a través de la banda (10) y que comprende
una ranura de boquilla o una fila de orificios de boquilla sucesivos
que se extienden a través de la banda (10), y disposiciones (20,
22) de orificios de boquilla que se disponen para insuflar chorros
de aire de secado de manera oblicua unos contra otros, o
disposiciones de orificios de boquilla que se disponen para
insuflar chorros de aire de secado que se guían unos contra otros
con la ayuda de superficies curvas de Coanda, y
al menos una boquilla (16, 16') de impacto
directo que se extiende a través de la banda (10), boquilla (16,
16') de impacto directo en la que se forma una pluralidad de ranuras
de boquilla u orificios (17, 17') de boquilla para insuflar aire de
secado principalmente de manera perpendicular contra la banda
(10),
caracterizado por las etapas de:
combinar dicha boquilla (16, 16') de impacto
directo con dicha boquilla (14) de sobrepresión en el lado (26) de
salida o en el lado (24) de entrada de la misma, con el fin de
formar un conjunto (12) de boquilla de tal manera que no se forme
un conducto de descarga para descargar aire húmedo entre dicha
boquilla (16, 16') de impacto directo y dicha boquilla (14) de
sobrepresión;
disponer en cada lado de la banda (10) dos o más
de dichos conjuntos (12) de boquilla separados entre sí en la
dirección de desplazamiento de la banda, en el que la separación
entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en cada lado de la
banda (10) forma un conducto (18) de descarga para descargar aire
húmedo; y
disponer los conjuntos (12) de boquilla en lados
opuestos de la banda (10) de modo que opuesto a cada conducto (18)
de descarga entre dos conjuntos (12) de boquilla adyacentes en un
lado de la banda (10) hay en el otro lado de la banda (10) un
conjunto (12) de boquilla.
11. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque una boquilla (16) de impacto directo se
combina con dicha boquilla (14) de sobrepresión en el lado (26) de
salida de la misma, y porque el aire que fluye desde la ranura (22)
de boquilla en el lado (26) de salida de dicha boquilla (14) de
sobrepresión y desde los orificios (17) de dicha boquilla (16) de
impacto directo se descarga principalmente a través de un conducto
(18) de descarga formado en el lado (28) de salida de dicha boquilla
(16) de impacto directo, según se observa en la dirección de
desplazamiento de la banda.
12. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el aire que fluye desde la ranura (20)
de boquilla en el lado (24) de entrada de dicha boquilla (14) de
sobrepresión se descarga principalmente a través de un conducto
(18) de descarga formado en el lado (24) de entrada de dicha
boquilla (14) de sobrepresión.
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