FI54955C - Baerytetorkare. - Google Patents

Description

rj-.'κΐ—-1 ., .... KUULUTUSJULKAISU

B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 54955 • (45) ^ ^ ' (51) Kv.ik.*/int.ci.» D 21 F 5/18 F 26 B 15/20 SUOMI — FINLAND (21) Patenttlhikemu* — Patencanaökning 3239/71 (22) Hakemlipllvl —An*ökninj*d*| 12.11.71 (E|\ ' ' ' ' (23) Alkupilvi — Glltighetsdag 12.11.71 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offentlig .05.72

Patentti- ja rekisterihallit... (44) NlhtSvikalpanon ja kuuLJulkaiaun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen Ansökan utlagd och utUkrtften publkerad 29.12.78 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 16.H.70 26.O8.7i USA(US) 897^, I75052 (71) Overly, Inc., 209 Jackson Street, Neenah, Wisconsin 5^956, USA(US) ^ (72) Frederick Overly, Winneconne, Wisconsin, Kenneth John Pagel, Neenah,

Wisconsin, USA(US) (7*0 Leitzinger Oy (5*+) Ilmakalvoperiaatteella toimiva rainankuivaaja - Efter luftfolieprincip verkande torkare för banor Tämä keksintö koskee ilmakalvoperiaatteella toimivaa rainojen kuivaajaa, jossa limakalvon synnyttävä suutin suuntaa ilmavirran kosketuksiin liikkuvan, kuivattavan rainan kanssa.

Paperiteollisuudessa ja myöskin kirjapainoteollisuudessa on käytännössä pyritty estämään märän paperirainan tai tuoreen musteen pääseminen fysikaaliseen kosketukseen minkään muun kuin kuivausilman kanssa. Rainan liikkuessa tämmöin useita tuhansia metrejä minuutissa on siihen suunnatun kuivausilman stabiloitava raina ja samanaikaisesti synnytettävä riittävä lämmönsiirto halutun kosteuden poiston aikaansaamiseksi rainasta.

Yleisesti on oletettu, että rainaa pitkin kulkeva laminaarinen ilmavirtaus stabiloi rainan kaikkein parhaiten. Näin ollen suuttimet on yleensä konstruoitu synnyttämään laminaarisen ilmavirtauksen yhdensuuntaisesti rainan liikkeen kanssa.

Erityisesti tähän tarkoitukseen soveltuvia limakalvon aikaansaavia suut-timia on kuvattu US-patenttijulkaisussa 3 587 177.

Tässä patenttijulkaisussa todetaan kuitenkin, että määrätyissä tapauksissa tarvitaan turbulenttia ilmavirtausta halutun kuivauksen aikaansaa- 2 54955 miseksi. Tämän patenttijulkaisun mukaisesti tämä turbulenssi virtaus saadaan aikaan järjestelmässä, jossa ilmansyöttönoupeudet ovat yli 1000 m/min ja jossa virtausta parannetaan käyttämällä joko katkopin-toja tai lisäsuuttimia.

Nyt on kuitenkin todettu, että saattamalla ilmakalvopinta ulottumaan pääasiallisesti tasaisesti suuttimen mittoihin verrannolliselle etäisyydelle voidaan saada parempi turbulenttinen ilmavirtaus kokettamaan räinaa ja samalla parantamaan lämmönsiirtoa ilman, että tehontarve lisääntyisi.

Käytettäessä limakalvon synnyttäviä suuttimia rainan vastakkaisilla puolilla kuivausvyöhykkeessä, jossa suuttimet tukevat ja ohjaavat niiden välistä liikkuvaa rainaa on esiintynyt vaikeuksia pitää raina ta- ~ somaisena ja estää se kulkemasta kuivaajan läpi mutkittelevaa tai aaltomaista rataa pitkin.

Yleisesti on katsottu tarpeelliseksi poistaa käytetty ilma kuivaus-vyöhykkestä joutumasta uudelleen kosketuksiin rainan kanssa niin nopeasti kuin mahdollista.

Mikäli kuitenkin kunkin ilmakalvosuuttimen kammiossa on pyöristetty poistonurkka, joka aikaansaa Coanda-vaikutuksen, on havaittu, että ilma seuraa nurkan kaarevaa muotoa ja jättää rainan äkillisesti ja synnyttää näin ollen aaltoliikkeen rainaan, mikä on haitallista.

Mikäli suuttimet kuitenkin sijoitetaan suoraan vastakkain molemmin puolin rainaa, saadaan paljon edullisempi rainan värähtely sen jättäessä suuttimien välisen tilan, jolloin kuitenkin kohdistuvien voimien epätasaisuuksista johtuen rainan haitallista aaltoiluliikettä ei ole saatu estetyksi.

Mikäli suuttimet on sijoitettu molemmin puolin rainaa lähelle toisiaan tai mikäli on käytetty vierekkäisiä suuttimia, joiden suihkut ovat suunnatut vastakkaisiin suuntiin pitkin rainaa, ei tälläkään tavoin ole onnistuttu estämään rainan aallon muodostusta, vaan se on pikemminkin lisääntynyt.

Kyseinen keksintö perustuu siihen havaintoon, että maksimaaliset kui-vaustehokkudet määrätyllä tehonsyötöllä voidaan saavuttaa käyttämällä 3 54955 yhtä tai useampaa ilmakalvosuutinta, jotka on sijoitettu ainakin toiselle puolelle liikkuvaa rainaa ja joiden suutinaukot ovat järjestetyt syöttämään ilmaa nopeudella yli 1000 m/min Reynolds*in luvun ollessa noin 4000 - 3 000, ja jolla suuttimella on pääasiallisesti tasainen pinta pääasiallisesti yhdensuuntaisena rainan kanssa turbulentin ilmavirtauksen synnyttämiseksi siiutinpinnan ja rainan välille, suhteen L/D, jossa L on tasaisen pinnan pituus ilmavirtauksen suunnassa ja D on suutinraon leveys, ollessa välillä 40 - 90, jolloin suutinraon leveys on yli noin 1,52 mm:ä.

Mikäli lukuisia tällaisia ilmakalvosuuttimia on sijoitettu vastakkaisille puolille rainaa, tulee ne järjestää vuorottaisesti ja niiden tasomaisten suutinpintojen tulee päättyä terävästi mahdollisen Coanda-~ vaikutuksen estämiseksi, mikä saattaa häiritä rainan hallintaa seuraa-van vastakkaisella puolella rainaa olevan suuttimen avulla.

Seuraavassa kuvataan keksintöä erään sen suoritusmuodon avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti päältäpäin katsottuna kuivaajaa, jossa suuttimet on sijoitettu kuivattavan rainan päälle ja alle.

Kuvio 2 on kaaviollisen sivukuva kuvion 1 mukaisesta kuivaajasta.

Kuvio 3 on graaffinen kuva eri Reynolds-luvuilla ja eri L/D-suhteilla esiintyvistä tehontarpeista.

Kuvio 4 on suurennettu leikkaus suuttimesta otettuna pitkin kuvion 1 viivaa 4-4, jossa lisäksi on esitetty ilman virtaus suuttimen ja rainan välillä.

Kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista leikkauskuvaa, jossa on esitetty eräs edullinen suoritusmuoto suuttimesta kuvion 1 mukaiseen kuivaajaan.

Kuten piirustusten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty, raina 1 kulkee vaakasuoraan kuivausvyöhykkeen läpi rullalta 2 rullalle 3, jolloin kuivaus-vyöhykkeeseen on sijoitettu lukuisia ilmakalvosuuttimia 4 rainan yläpuolelle ja alle.

* 54955

Kussakin suuttimessa 4- on rainan 1 koko pituuden yli ulottuva suutin-kammio 5, jonka päät ovat suljetut ja jonka keskelle johtaa ilmansyöt-töputki 6.

Useita suuttimia 4 ulottuu rainan koko leveydelle. Suuttimet voidaan järjestää toistensa suhteen miten tahansa. Kuviossa kunkin kahden vierekkäisen suuttimen välimatka toisistaan on suurempi kuin suuttimen leveys, jolloin sijoitettaessa suuttimet vuorotellen rainan alle ja päälle, on mahdollista hallita rainan liike ja estää vastakkaisille puolille rainaa kohdistuvien ilmavirtausten suoravaikutus toisiinsa.

Kunkin suuttimen 4 suutinkammiolla 5 on pääasiallisesti suorakaiteen muotoinen poikkileikkaus ja sen ulostuloaukko on raon 7 muotoinen, joka ulottuu kammion koko leveydelle pitkin sen yhtä nurkkaa. —

Rako 7 on muodostettu suutinkammion 5 rainaa kohti olevan tasaisen osan 9 sisäänpäin käännetyn laipan 8 ja sisäänpäin käännetyn särmälevynlO väliin, joka levy muodostaa suutinkammion 5 vastaavan sivun 11 reunaosasta.

Levy 10 on sijoitettu pääasiallisesti tangentiaalisesti laipan 8 kaarevan pinnan suhteen rajoittaen väliin raon 7.

Kunkin suutinkammion 5 rainaa kohti oleva sivu on tasainen ja ulottuu yhdensuuntaisena rainan 1 kanssa, jolloin suuttimen ja rainan välinen välimatka 12 pääasiallisesti vastaa suuttimen raon 7 leveyttä.

Suuttimen pinnan 9 kokonaispituuden rainan liikkeen suunnassa optimaalinen suhde raon leveyteen, jotta saavutettaisiin parhain rainan kuivaus pienimmällä tehontarpeella ja ilman nopeuksilla 4500 m/min, on ~ yleensä noin 60.

Parhaiten on raon 7 leveys, joka myöskin on likimain sama kuin välimatka 12, on välillä 1,0 - 3,2 mm.

Tarpeellisen ilmavirtauksen saavuttamiseen tarvittava teho on parhaiten 2 välillä 3,3 - 10 hv/m rainaa kuivausvyöhykkeessä.

Käytännössä mitä suurempi on suuttimesta tulevan ilman lämpötila, sitä pienempi teho vaaditaan ilman saattamiseksi määrätyllä nopeudella rainaa koskettamaan, mutta sitä suurempi on tehontarve halutun kuivausvai- 5 54955 kutuksen aikaansaamiseksi.

Yleensä järjestelmän käyttöalueella toimittaessa pätee myöskin se, että mitä suurempi on välimatkan 9 pituus rainan liikesuunnassa määrätyllä raon leveydellä, sitä vähemmän tehoa tarvitaan määrätyn kuivaus-vaikutuksen aikaansaamiseksi.

Suuttimen raosta 7 ulospurkautuva ilma virtaa laminaarisena virtauksena pitkin nurkkalaippaa 8 seuraten sen kaarevaa pintaa, kunnes se saavuttaa suutinkammion 5 tasaisen pinnan 9. Tämän jälkeen ilma virtaa turbulenssina virtauksena pinnan 9 ja rainan 1 välissä kuivausvyöhyk-keen läpi vastakkaisessa suunnassa, kuin raina liikkuu. Kun ilma saavuttaa suutinkammion alapinnan 9 laipan 8 suhteen vastakkaisen reunan, se virtaa rainasta 1 poispäin ja voidaan poistaa kuivaajasta millä tahansa sopivalla tavalla.

Mikäli pinnan 9 reuna on riittävästi pyöristettty Coanda-vaikutuksen syntymiselle, ilma pyrkii seuraamaan pyöristystä kuviossa 4 esitetyllä tavalla ja pyrkii vetämään rainaa ylöspäin aaltomaiseksi, jolloin käytettäessä lukuisia suuttimia rainan kummallakin puolella tämä pyrkii häiritsemään rainan haluttua tasaista kulkua ja estämään rainan hallinnan seuraavalla vastakkaisella puolella olevalla suuttimella.

Tämä epäkohta voidaan välttää käyttämällä terävää nurkkaa 13 tasaisen pinnan 9 päätyreunassa kuviossa 5 esitetyllä tavalla, jolloin pääasiallisesti vältytään Coanda-vaikutukselta.

Päätyreunan 13 ollessa terävä ilma seuraa rainaa 1 jättäessään alapinnan 9 ja rainan 1 välisen tilan 12.

Seuraava vierekkäinen suutinkammio 5 suutinaukkoineen 7 on sijoitettu tästä päätyreunasta 13 etäisyydelle, joka pääasiallisesti suurempi kuin suutinkammion leveys, jotta väliin jää tila 14, jonka läpi viereisestä päätyreunasta 13 suurella nopeudella purkautuva ilma voidaan poistaa kuivausvyöhykkeestä.

Rainan 1 kulkua sen kulkiessa kahden vierekkäisen suuttimen 4 välisen tilan 14 läpi ohjaa vastakkaisella puolella rainaa oleva suutin 4 suut-timien ollessa sijoitettu vuorotelle rainaa vasten.

54955

Ilma purkautuu tilasta 14 päätereunan 13 vierestä ja vapauttaa rainan 1 siten, että rainaa tämän jälkeen ohjaa vastakkaisella puolella sitä oleva toinen suutin. Turbulenssi ilmavirtaus, joka virtaa tilassa 14 koskettaen rainaa 1 ja suutinsivua 9, parantaa lämmönsiirtoa rainaan aikaansaaden kosteuden nopean haihtumisen Tainasta. Yleensä määrättyä lämmönsiirtoa tai kuivausvaikutusta vastaava teho riippuu Reynolds-luvusta, joka ilmoittaa turbulenssin suuruuden, sekä suhteesta L/D, jossa L on pinnan 9 pituus rainan liikesuunnassa ja D on pinnan 9 ja rainan 1 välinen etäisyys. Näiden suureiden määräämiseen on esitetty kaavoja, joista ne voidaan laskea (R. Byron Bird, Warren E. Stewart ja Edwin N. Lightfoot, "Transport Phenomena", John Wiley & Sons, 1960.) ,,

Kuvion 3 käyrissä on apskissana suhde L/D ja ordinaattana massavirtaus-nopeus tai tehontarve ja käyrät A ja B on esitetty kahdelle Reynolds- __ luvulle, jolloin saadaan arvot käytännössä parhaiten soveltuvissa rajoissa. Käyrä A vastaa Reynolds-lukua 10 000 ja käyrä B Reynolds-lukua 5000.

• · — 5 it

Teholuku, jonka ilmoittaa 10 X P , on sopiva mitta tehontarpeesta, joka saadaan energiatasapainosta edellä esitetyn kirjan kappaleen 13 mukaisesti, ja voimafunktiosta, joka on esitetty ilman nopeuden ja tiheyden, suuttimen ja rainan mittojen ja lämmönjohtokertoimen funktiona.

Tällä voimaluvulla on seuraava yhtälö: P* = (L/D)2 /1-e ~Φ /3

Yhtälössä L on pinnan 9 pituus rainan liikkeen suunnassa, D on suutin-raon 7 leveys ja / 1-e φ / on logaritminen funktio, jossa Φ esittää lämmönsiirtoa yhtä suutinta kohti ja e on logaritminen kantaluku.

Käyristä voidaan määrätä, että kaikkein edullisin tehontarve saavutetaan, kun suhde L/D on välillä noin 40 - 100 ja Reynolds-luku on alle 10 000. Reynolds-luvun ollessa 4000 saavutetaan pienin tehontarve suhteen L/D ollessa noin 65.

Teholuku on parhainta pitää alle arvon 3,00, koska kuivaustehokkuus nopeasti putoaa tehontarpeen lisääntyessä. Tehontarve on näin ollen 2 parhaiten 3,3 - 10 hv/m .

Kuvioissa esitetyssä suuttimessa ilman nopeuden pieneneminen välittö- 54955 mästi raosta 7 lähdettyään on noin 330 m/min kutakin 1,6 mm pituista matkaa kohti pitkin kaarevaa laippaa, kunnes ilma saavuttaa tilan 12 rainan ja pinnan 9 välillä, missä ilmaus muuttuu turbulenttiseksi ja jatkuu suutinkammion 5 vastakkaiselle puolelle. Turbulentti ilmavirtaus kohtaa sitten rainan 1 ja luovuttaa lämpöä poistaessaan kosteutta rai-nasta. Tässä menetelmässä ilma jäähtyy ja menettää jonkin verran nopeuttaan sen kulkiessa tilan 12 lävitse.

Optimaalinen ilmavirtauksen nopeus suutinraossa 7 on yleensä yli 4200 m/min, suotuisissa olosuhteissa voidaan käyttää niinkin pientä ilman nopeutta kuin 1100 m/min. Raon 7 tarkka leveys riippuu suuressa määrin tarvittavasta suhteesta L/D ja käytetyistä ilman nopeuksista.

Rakennettaessa kuivaajaa määrätään määrätyt tekijät etukäteen, kuten rainan kulkunopeus, likimääräinen, poistettava kosteusmäärä, kuivaajaa varten käytettävissä oleva tila, käytettävissä oleva teho, ilman nopeudet ja mahdollisuus lämmittää ilma haluttuun käyttölämpötilaan.

Tekemällä edellä mainitut alkuolettamukset, on mahdollista sopivalla kaavalla määrätä tarvittavien suuttimien lukumäärä ja koko, edullisin Reynolds-luku, etäisyys L pinnasta 9 ja raon leveys D.

Claims (3)

8 54955

1. Ilmakalvoperiaatteella toimiva rainankuivaaja, jossa yksi tai useampi ilmakalvosuutin (4) on sijoitettu ainakin toiselle puolelle liikkuvaa rainaa (1) ja kunkin suuttimen suutinrako (7) on järjestetty syöttämään ilmaa nopeudella yli 1000 m/min, tunnettu siitä, että jokaisella suuttimella on pääasiallisesti tasainen, likimain yhdensuuntaisena rainan kanssa oleva pinta (9), jonka suhde L/D, jossa L on tasaisen pinnan (9) pituus ilman virtaussuunnassa ja D on suutinraon (7) leveys, on noin 40 - 90, jonka suuttimen Reynolds- luku on noin 4000 - 8000, jolloin suuttimen pinnan (9) ja rainan (1) — välissä virtaa turbulentti ilmavirta kuivausvaikutuksen synnyttämiseksi .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuivaaja, tunnettu siitä, että suhde L/D on noin 60 ja ilman virtausnopeus noin 4200 m/min sen tullessa suuttimen (9) ja rainan (1) väliseen tilaan (12) Reynolds-luvun ollessa noin 5000 - 7000.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuivaaja, jossa lukuisia ilmakalvo-suuttimia (4) on sijoitettu vuorotellen sarjaan vastakkaiselle puolelle liikkuvaa rainaa (1) kuivausvyöhykkeessä, tunnettu siitä, että kunkin suuttimen (4) limakalvoa rajoittava pinta (9) ulottuu likimain yhdensuuntaisena rainan (1) kanssa samalla etäisyydellä tästä ja päättyy terävään reunaan (13) välitilasta (12) purkautuvan ilman virtauksen suuntaamiseksi pitkin rainaa.