JPS63502730A - フロ−タ乾燥機およびその機能を向上させる方法 - Google Patents

フロ−タ乾燥機およびその機能を向上させる方法

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JPS63502730A
JPS63502730A JP62502000A JP50200087A JPS63502730A JP S63502730 A JPS63502730 A JP S63502730A JP 62502000 A JP62502000 A JP 62502000A JP 50200087 A JP50200087 A JP 50200087A JP S63502730 A JPS63502730 A JP S63502730A
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コルペラ、マッティ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フロータ乾燥機および その機能を向上させる方法 本発明の対象はウェブ状材料、とくに紙ウェブまたは厚紙ウェブを乾燥させるフ ロータ乾燥機である。該乾燥機は複数の放射/空気噴出ユニットを含み、これら のユニットは、ウェブに面する側が非接触支持面をなし協動じて該支持体面の前 縁または後縁に開口しているノズル孔を通して空気噴流(単数または複数)を噴 出する噴出ボックスとして設計されている。この空気噴流は、前記支持体表面の 平面に平行なかなりの大きさの成分を有する。
本発明はまた、放射乾燥および空気乾燥の組合せが適用されるウェブ状移動材料 の乾燥を向上させる方法にも関するものである。これは組合せ放射/空気噴出ユ ニットとして実現され、そのノズルスリット(単数または複数)を通して空気噴 流(単数または複数)が処理空間の中へ向けられる。乾燥中のウェブは非接触で それらによって支持される。
従来技術では、紙ウェブ、厚紙ウェブまたはその同等物を非接触で乾燥させるい わゆるフロータ乾燥機が知られている。フロータ乾燥機はたとえば、ロールまた はブラシアプリケータの後のペーパコーティング装置で使用され、コーティング 材料によって濡れたウェブを非接触で支持して乾燥させる。様々な乾燥と空気ノ ズルおよびそのアレイの支持とをフローティング乾燥機内で行なう。該噴出ノズ ルは2つの群に分類することがある。すなわち、過圧ノズルおよび準大気圧ノズ ルであり、両種類とも本発明のフロータ乾燥機および方法に適用可能である。
現在使用されている従来技術の最も一般的なフロータ乾燥機は、専ら空気噴出に 基づいている。一部にはこの理由により、フロータ乾燥機のサイズがかなり大き くなり、これは、フロータ乾燥機が動作する行程をかなり長くとって十分に高い 乾燥効率を達成するようにしなければならないためである。事実、これらの欠点 は、空気乾燥では乾燥の浸透する深さがかなり最小限度であることに起因してい る。
従来技術では、放射効果、とりわけ赤外線に基づく様々な乾燥方式が知られてい る。赤外線を用いると、その放射がかなり深い浸透深さを有する利点を享受でき 、これは波長が短くなるほど増大する。紙ウェブの乾燥に赤外乾燥機を適用する ことは、とりわけ火災の危険性によって阻害されていた。これは、赤外放射器に よってかなり高い温度、十分に短い波長で乾燥放射を行なうことが必要な場合に はたとえば2000°C1が得られるためである。
現状の技術についてさらに、DE O92351280を参照スると、これには 、フロータ乾燥機、および過圧ノズルとともに動作する赤外乾燥機のある種の組 合せが記載されている。ここで引用した特許出願には片面型フロータ乾燥機が記 載され、これは互いに離隔された一連のノズルポー、クスを含む。これらのノズ ルボックスはその周辺部分にノズルスリットを有し、該スリットを通して空気噴 流がたとえば直角にその上のウェブに対して向けられる。これらの噴流は、ウェ ブに当るとノズルボックスで外方に偏向する。該ノズルの間には赤外放射器が配 設され、ノズル間の間隙を埋めている。本出願人が知るかぎりでは、前記乾燥機 は少なくともいずれの広い用途にも使用されるに至っていない、これは、前記ノ ズル構成において空気乾燥および放射乾燥を有利な方法で組み合わせることが構 造上もエネルギーの経済性の点でも理解されていなかった状況に起因すると思わ れる。この構造も片面型であり、十分に高い乾燥能力を得たい場合、たとえば処 理後のペーパ設備において、ウェブの移動方向にかなり多くのスペースを必要と する。
上記DE−O3および他の従来技術の赤外乾燥機を阻害する大きな影響のある欠 点は、それらの装置では赤外乾燥機と乾燥中のウェブとの間の空間を換気してい ないので、該空間の湿った空気が放射を吸収し、これによって効率が低下するこ とである。従来技術の赤外乾燥機では、乾燥中のウェブの表面から実質的には自 由対流によってのみ湿気が空気に移行し、そのため蒸発能力が低下している。
本発明の主目的は、上述に概説した欠点を回避することである0本発明の目的は 、乾燥設備の構造およびそのエネルギー経済性においていずれの先行する構成よ りも有利な空気乾燥および放射乾燥を組み合わせた新規なフロータ乾燥機と、フ ロータ乾燥機の機能を向上する方法を提供することである。
本発明の目的はまた、従来のフロータ空気乾燥機と比較して火災の危険性が低い 空気乾燥機および放射乾燥機の組合せを提供することにある。
本発明の別な目的は、非接触フロータ乾燥機をこれまでよりも短くし、コンパク トにすることができる空気乾燥機および放射乾燥機の組合せを提供することにあ る。
これによって機械設置空間が節約され、エネルギー経済性の改善が促進される。
上述の目的、および後に明らかになる他の目的を達成するために、本発明のフロ ータ乾燥機は主に次の特徴を有する。すなわち、前記放射/空気噴出ユニットと ともに放射素子が配設され、これより放射が処理空間に窓を通して向けられ、該 窓は同時に、その一部の上にウェブの空気支持用の支持面として機能するように 配設され、該噴出ボックスの空気流は、少なくとも部分的に導入されて放射素子 およびそれらに隣接する部材の冷却空気として機能する。
本発明のフロータ乾燥機の機能を向上させる方法は主に次の特徴を有する。すな わち、乾燥放射が前記空気支持および空気乾燥の空間でウェブに向けられ、前記 空気噴流(単数または複数)によって処理空間が換気され、放射の乾燥効果を増 すためにウェブと接する空気境界層が乱され、この処理空気を用いて放射素子に 続く部材および空間を換気する。
本発明によって教示される方法でフロータ乾燥機および放射乾燥機を組み合わせ ることによって、従来技術の放射乾燥機に対してとりわけ次の利点が得られる。
たとえ放射源の出力がある程度減少したとしても、ウェブからの蒸発が効率的に 行なわれる。乾燥処理の効率の度合を増すことができる。それは、赤外放射器と ウェブの間の重要な空間が換気されるためである。この乾燥機は従来よりも密閉 した形で組み立てることができ、現在よりも大きな乾燥ユニットを使用できる。
さらにこの乾燥機は、従前より高い効率で熱的に遮断することができる。
本発明では、支持および乾燥空気流を用いて放射構造。
たとえば水晶ガラスまたはその同等物の温度を低下させ、これによって火災の危 険性が少なくなる。
専ら乾燥および支持噴流に基づ〈従来技術のフロータ乾燥機と比較すると、とり わけ次の利点が得られる。従来より高い蒸発能力が実現でき、横断方向の乾燥プ ロファイルの制御が従来よりも有利に行なえる。必要に応じて各ユニットおよび /または放射素子ごとに別々に乾燥能力の制御が可能になり、これによって良好 なプロファイル管理が達成される。
本発明では乾燥エネルギーが主として赤外線の形で有利に供給されるので、多く のスペースを要していた空気装置およびダクト機構を実質的に減少でき、これに よって、装置の単位サイズを従前よりも増やせる場合でさえも小さな装置寸法が 可能になる。
本発明の乾燥機では、ノズル構体として過圧ノズルまたは準大気圧ノズルを使用 することができ、これは周知のFLOATまたはFTOLノズルより実質的に小 さい。本発明では、赤外ランプの保護ガラスが支持面として有利に機能する。
本発明では、支持および乾燥空気を有利に使用して赤外ランプおよびその周囲の 他の部材の支持体を冷却し。
同時に空気自体を暖めている。こうして暖められた乾燥した空気は、その噴流が ウェブに平行な実質的な大きさの成分を有するようにスリットノズルによってウ ェブの方へ導かれる。
以下に本発明の特定の実施例を用いて本発明の詳細な説明する。添付図面に記載 の実施例は、決して本発明をその細部に狭く限定するものではない。
第1図は本発明による組み合わされた空気および放射乾燥機を概念的に示す立面 図、 第2図は、第1図のフロータ乾燥機に適用された組合せ空気および放射乾燥ユニ ットの構成例を示す拡大垂直断面図、 第3図は本発明の準大気圧ノズルおよびその配置を示す。
第1図に示すように、ウェブW、たとえばロールコータまたはドクタコータにお いて両面がコーティングされた紙ウェブまたは厚紙ウェブが乾燥され、同時に1 本発明による放射/空気乾燥機と非接触で処理される。乾燥の乾燥機は、ウェブ の上に複数の長い放射/噴出ユニッ)10Aを有し、ウェブに交差する方向に伸 びている。同様のユニットIOBがウェブの下にある。上側ユニットおよび下側 ユニット10が隣り合うユニット間の間隔りの中程に交互に配置されている。ユ ニット10は過圧で動作し、それらの支持体面27とウェブWの間の空間に過圧 領域PIを生ずる。上側ユニットおよび下側ユニット10は同じでよい。
次に、第2図を参照してユニット10の構成および動作を説明する。
二二ッ)10は、その中心面に−Kに対して対称な構成のノズルボックスを有す る。このノズルボックスは端壁11を有し、これは流入空気Fl用の開口lie を有する。ボックスは垂直壁+2aおよび12b、ならびに垂直壁13aおよび 13bを有する。壁+2a、 13a、および12b、 13bはそれぞれ、そ れらの間に側空間15aおよび15bを画成している。これらはウェブWに面す る片側に続き、ノズル孔20a、 20bを形成しいる。これらのノズル孔は、 外側は外壁の面とり周縁部分18a、 16bによって画成されている。
ノズル孔20a、 20bは、内側はL型コーナ部材21a、 21bによって 画成されている。その外側面21Rはノズル孔20a。
20bの開始位置から始まる半径Hの丸みを有する。
壁13aおよび13bの間には、放射SOを反射するミラー壁18が配設され、 その上に断熱材18を有する。壁19の下には、耐高温性の壁部材24aおよび 24bが設けられ、その外側には赤外放射素子(ランプ)30がホルダ29aお よび29bに固定されている。ウェブWを横切る方向にそのような放射器が複数 続いている。放射素子38のウェブWに向う放射空間31は、ウェブに面する側 では水晶ガラス窓27によって画成され、これはL字部材21aおよび21bの 溝28aおよび28bに装着されている。リード26aおよび28bを用いて赤 外放射器30に電気を流す、これらのリードは壁24aおよび24bの外側に接 続ストリップ25aおよび25bの上に固定されている。ウェブWの反対側には ミラー33があり、これとともに断熱材32が設けられ、ユニット30と協動す る。
次に、第1図および第2図を参照して本発明のフロータ乾燥機の動作および方法 ステップを説明する。乾燥/支持空気をユニット10の開口lieを通して空間 17に導入する。そこから、開口14aおよび14bを通して流れF2として側 空間15aおよび15bにこれが分触され、赤外放射器30を冷却する流れF3 が壁24aおよび24bの開口22aおよび22bを通して空間23の中へ導入 される。さらに、流れF4が空間15aおよび15bから壁21aおよび21b の上端にあるスリット、開口またはそれらの同等物を通して放射空間31に導か れ、放射素子30、およびこれに隣接する部材の冷却空気として機能する。該冷 却空気は、たとえば空気循環部に、すなわち放射窓の溝28aおよび28b、も しくは他の開口を通して空間P1に排出される。
上述と同じ方法で乾燥および支持空気は、赤外放射器およびその周辺の部材を冷 却するのにも効率的に利用でき、こうして暖められた空気はウェブの乾燥および 支持に効率的に利用できる。
ノズルスリーz)2(laおよび2Gbを通して、空気噴流FuaおよびFub が空間P1で互いに対向する。そこで、赤外放射器30からの放射SOによって ざらにウェブWに乾燥効果が加えられる。この放射は窓27を通して現われる。
窓27は空気ノズル20a、 20bの支持面の形成に寄与している。
空気噴流FuaおよびFubはウェブWに対して直角には当らず、具体的には互 いに対して適切な角度aで向けられている。この角度aの大きさは通常、40’ および70’の間である。L字型壁21aおよび21bの外曲面2Rはノズル2 0aおよび20bのコアンダ曲面として機能する。これは流れFuaおよびFu bを互いに向うように乾燥空間P1の側にr引き」つける。
流れFuaおよびFubは乾燥空間PIに過圧領域を形成し、これによってウェ ブWが空気ノズルの支持面から適切な距離に維持される。同時に、本発明の方法 によれば、流れFuaおよびFubはウェブWに接する境界空気層を効率的に乱 し、ウェブWにおける放射乾燥効果soを促進する。さらに、流れFuaおよび Fubは乾燥空間PIを換気し、これによって乾燥空間における赤外線SOの有 害な吸収を少なくしている。放射SOの一部はウェブWを通過し、この放射は戻 されて乾燥空間P2におけるウェブWを乾燥させる放射S2を形成する。
こうして本発明の噴出効果FuaおよびFubは、通常の空気支持および空気乾 燥の効果に加えて、赤外放射素子30の放射乾燥効果を高め、同素子は構造的に も有利にユニット10に組み込まれている。
ノズル孔20a、 20bの幅Sは通常、 S= 1〜2mm (y)オーダで ある。乾燥空間P1の間隙e1は通常、el−5−40mmのオーダであり、ミ ラー33とウェブの間の乾燥空間P2の間隙e2は通常、e2−5〜40mmの オーダである。
本発明では基本的には、噴出効果FuaおよびFubがウェブに対して直角に当 たらず、支持面27に向っである与えられた角度aをなしている。これによって 該噴出効果は、公知の効果の他に上述の放射乾燥ブースティング効果を生ずる。
噴流がウェブWに対して垂直なある成分を有するように噴出ノズル20aおよび 20bを配向すると、この成分のために、他の要因と組み合わせて、ウェブに接 して存在する境界空気層が継続して乱され、有利である。
第2図には、ミラー33の長さがLOで示されている。この長さLOは処理空間 PI、 P2のウェブの方向における長さに実質的に等しい、該長さLOのユニ ッ)10間距jlILに対する比は、LO/L=0.3〜0.7 テアリ、好マ シくは約0.5−cある。
第3図は、本発明の準大気圧ノズルの概略断面を示す。これはその二二ッ) 1 0cの一方の縁部にのみノズル孔20aを有し、ここから噴流FulがウェブW に対して角度aで噴出する。この噴出によって空気/放射処理空間P−において 準大気圧領域を生じ、この領域によって、それ自体が公知の方法でウェブWが支 持され、安定する。
放射空間P−では、放射乾燥効果SOが赤外素子3oで生ずる。赤外線窓27は 、L字型ホルダ21aおよび21cの間でそれらの溝28aおよび28cに固定 されている。赤外素子30はホルダ29aおよび29cの間に装着され、これら のホルタは124aおよび24cに固定されている。ユニット10cはそれと一 体のノズル孔のない他の端fi12cを有し、処理空間P−に噴出する流れFu 2が壁12cで流れFu2として排出される。他の部分の構成は第2図のものと 同様である。
本発明のフロータ乾燥機は片面型または両面型のいずれかであるが、最適には、 両面型が最高の効率であり、第2図に関連して説明したようにミラ一部材33を それらに使用することが有利である。これによってウェブWを通過した赤外線が 戻り、ウェブWを乾燥させる。
本発明のフロータ乾燥機では、大部分の乾燥エネルギーが具体的には放射SOの 形でウェブに向けられ、これによって本空気装誼のサイズが小型化し、効率を改 善できる。たとえば、全乾燥エネルギーの70〜80%が放射エネルギーで、あ り、残りは乾燥および支持空気とともに導入されたエネルギーである。
本発明により教示されるように、ウェブと交差する方向に平行に配列されている 複数の放射素子30を使用すると、横断方向のウェブWの湿度プロファイルは、 各放射素子30またはそのような素子の各群に供給される電力を調整することに よって有利に制御できる。こうすれば、湿度プロファイルを非常に正確に、かつ 急峻にさえ制御することが可能である。これはさらに、乾燥エネルギーの大部分 が具体的には放射エネルギーの形でウェブWに向けられることによって助成され る。また、全体の乾燥レベルは素子30の出力レベルを制御することによって制 御できる。これらの制御は、従来技術の方法で、すなわち空気量または乾燥空気 の状態を制御することで前記制御を行なっていたこれに代る方法と比較して、高 速かつ精密であり、より単純に実現可能である。後者の制御モードはプロファイ ル制御ではとりわけ不都合であり、装置設計が複雑になる。
本発明ではまた。この重要な利点は、噴出空気の量および速度が具体的にはウェ ブ支持および安定化の点で選択可能であるので、乾燥機を通して最大限障害のな い安定な通過が達成される。これは、乾燥効果自体が調整可能であり、放射SO の出力を制御ないしは設定することによって調整および制御が可能であるので、 容易である。
以下に請求の範囲を記載し、これによって規定される本発明の思想の範囲内で様 々な細部を変更し、これまでに例としてのみ記載したものから逸脱することは可 能である。
国際調交報告 IP+am+lIawl A*Illel116M N。PCT/FI8710 003m

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ウエブ形状(W)の移動材料、とくに紙ウエブまたは厚紙ウエブを乾燥させ るフロータ乾燥機であって、該ウエブ(W)の片側または両側(10A,10B )に設けられた複数の放射/空気噴出ユニット(10)を含み,該ユニット(1 0)は、それらの前記ウエブ(W)に面する側に被接触支持面(21R,27) を有する噴出ボックスの形状をなし、これに接して、前記支持面の前縁および/ または後縁に開口しているノズル孔(20a,20b)を通して空気噴流(単数 Ful,または複数Fua,Fub)を噴出し、該空気噴流は前記支持面に実質 的に平行で大きな成分を有するフロータ乾燥機において、該乾燥機は、前記放射 /空気噴出ユニット(10)とともに放射素子(30)が配設され、該放射素子 から処理空間(P1,P2,P−)に窓(27)を通して放射(SO)が向けら れ、該窓は同時に、一部が前記ウエブ(W)の空気支持のための支持面として機 能するように配列され、前記噴出ボックスからの空気流(F3,F4)は、少な くとも部分的に導かれて該放射素子(30)およびそれに関連する部材の冷却空 気として機能することを特徴とするフロータ乾燥機。
  2. 2.請求の範囲第1項記載の乾燥機において、該乾燥機は、前記放射/空気噴出 ユニット(10)の前記支持面(27,21R)と反対側にミラー装置(32, 33)が配設され、該ミラー装置は、前記ウエブ(W)を通過した放射をウエブ (W)に戻してその効果をこれに与えるように配設されていることを特徴とする フロータ乾燥機。
  3. 3.請求の範囲第1項または第2項に記載の乾燥機において、該乾燥機は、前記 ウェブの両側に作用するように構成され、該乾燥機は、与えられた間隔(L)で 空気/放射ユニット(10A,10B)を該ウエブ(W)の両側に含む(第1図 )ことを特徴とするフロータ乾燥機。
  4. 4.請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の乾燥中において、前記空 気/放射ユニット(10)には前記支持面(27,21R)の両側にノズルスリ ット(20a,20b)が設けられ、該支持面とともに過圧領域が形成され,該 過圧領域は、処理空間(P1)として機能し、前記対向するノズルは、与えられ た角度(a)で互いに対向する空気噴流(Fua,Fub)を噴出するように配 設されていることを特徴とするフロータ乾燥機。
  5. 5.請求の範囲第5項記載の乾燥機において、該乾燥機は、前記放射窓(27) を構成するガラス窓が2つの、好ましくほし字型の、部分(21a,21b)に 装着され、該窓(27)は、それらの外縁部の構(28a,28b)に固定され 、該L字型部分(21a,21b)またはその同等物の外面(21R)は、与え られた半径(R)で屈曲し、該外曲面(21R)ほ、前記ノズル孔(20a,2 0b)とともにコアンダ面を構成し、該コアソダ面によって前記空気噴流(Fu a,Fub)が前記処理空間(P1)に向って偏向することを特徴とするフロー タ乾燥機。
  6. 6.請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の乾燥機において、前記放 射噴出ボックスにおける空間空気流(F3,F4)は、開口(22a,22b) またはその同等物を通して前記放射素子の空間(23,31)へ続いて導入され 、該空間、それらの壁、およびそれらに関連する部材を冷却することを特徴とす るフロータ乾燥機。
  7. 7.請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の乾燥機において、前記空 気/放射ユニット(10c)の前記支持面(20a)の片側にのみノズル開口( 20c)があり、該開口から空気噴流(Ful)を空気乾燥および空気支持の空 間(P−)に準大気圧で向けることができる(第3図)ことを特徴とするフロー タ乾燥機。
  8. 8.組み合わされた放射/空気噴出ユニット(10)で実理される放射乾燥およ び空気乾燥の組合せが用いられ、ノズルスリット(単数20a,または複数20 a,20b)を通して空気噴流(単数Ful,または複数Fua,Fub)が処 理空間(P1,P−)内に向けられ、乾燥中の前記ウエブがここで非接触で支持 されるウエブ形状の移動材料の乾燥を高める方法において、該方法は、乾燥放射 (SO)が前記空気支持および空気乾燥の空間(P1,P2;P−)において前 記ウエブ(W)に向けられ、前記空気噴流(単数Ful,または複数Fua,F ub)によって該処理空間(P1;P−)が換気され、該ウエブ(W)と接する 空気境界層が乱されて該放射(SO)で生ずる乾燥効果が増し、該処理空気によ って放射素子に続く部材および空間が換気され、冷却されることを特徴とするウ エブ形状の移動材料の乾燥を高める方法。
  9. 9.請求の範囲第8項記載の方法において、該方法は、前記乾燥空間(P1;P −)における空気支持面として放射窓が部分的に利用されることを特徴とする方 法。
  10. 10.請求の範囲第8項または第9項に記載の方法において.該方法は、過圧を 保持する処理空間(P1)または準大気圧を保持する処理空間(P−)のいずれ かとして圧力が与えられることを特徴とする方法。
  11. 11.請求の範囲第8項ないし第10項のいずれかに記載の方法において、該方 法は、該方法にて乾燥中であり非接触で支持されている前記ウエブ(W)を通過 した乾燥放射(S1)がミラー装置によって該ウエブ(W)に戻ることを特徴と する方法。
  12. 12.請求の範囲第8項ないし第11項のいずれかに記載の方法において.該方 法ほ、該方法にて用いられる放射エネルギーの比率が全乾燥エネルギーの70な いし90%であり、乾燥空気のそれが30ないし10%であることを特徴とする 方法。
  13. 13.請求の範囲第8項ないし第12項のいずれかに記載の方法において、該方 法は、乾燥中のウエブ(W)の湿度プロファイルを制御するために、該ウエブ( W)と交差する方向に平行にある異なった放射素子(30)、または放射素子の 群の放射出力を別々に制御することを特徴とする方法。
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