NO300020B1 - Framgangsmåte og anordning for behandling av en kontinuerlig materialbane - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for behandling av en kontinuerlig materialbane, særlig en papirhane, som angitt i den innledende del av patentkrav 1. Oppfinnelsen angår også en anordning konstruert for å utføre framgangsmåten i henholdt til krav 1, hvilken anordning er definert i nærmere detalj i det første anordningskrav.

Bakgrunn.

Når f.eks. papirmaterialer tørkes, kjøres en kontinuerlig papirhane forbi ett eller flere oppsett av infrarøde varmeelementer. Disse elementene omfatter infrarøde lamper, montert i reflektor-rammer og atskilt fra papirhanen ved hjelp av glassplater for eksempelvis å redusere brannfaren og beskytte lampene. På denne måten må lampene samt glassplatene og deres holdere derved kjøles, da det oppnås svært høye temperaturer. For å kunne oppnå en slik kjøling blir vanligvis området bak reflektor-rammene og deres plater såvel som glassholderne trykksatt, og kjølelufta som anvendes tillates å strømme gjennom et system av hulrom forbi alle delene som skal kjøles for til slutt å forlate varmeelementene og strømme mot papirhanen, hvorfra lufta suges av og evt. anvendes på nytt i tørkeprosessen.

Ved de ovennevnte ordinære infrarøde varmeelementene strømmer kjølelufta vanligvis gjennom rader av hull eller ikke-aerodynamisk konstruerte spalter på tvers av banen, som betyr at kjølelufta fordeles svært raskt tett inntil hullene og kommer fram til papirhanen med en forholdsvis lav hastighet. Hastigheten er vanligvis så lav at grensesjiktet av fuktig luft som befinner seg langs papirbanens overflate og som følger dette ikke brytes helt gjennom. Følgelig har ikke kjølelufta som strømmer mot papirhanen en tilstrekkelig tørkevirkning, og slik kreves flere infrarøde varmeelementer og/eller en økt stråleintensitet og mengde tilført energi. Når det anvendes hullmønstere, vil de dessuten ikke nødvendigvis dekke papirhanen jevnt i tverr-retningen, og slik kan det oppnås en stripeeffekt og derved en ujevn tørkeeffekt. Hullene og spaltene kan ikke justeres individuelt, og derfor kan kjøleluftitlførselen ikke justeres i etterhånd. Framstillings- og/eller monteringskostnadene kan også være brysomme i ordinære anlegg.

WO-A-87/005644 angår en luftputetørker, særlig for papirbaner, der et antall enheter omfattende ventilator- og infrarøde stråle-organ er montert vekselvis på motsatte sider av en bane som skal tørkes. Ved hjelp av ventilatorutstyret rettes luftdyser hovedsakelig parallelt mot banen, og det fuktige grensesjiktet påvirkes ikke i nevneverdig grad av luftdysene, hvis hovedoppgave er å framskaffe et overtrykk midt framfor det infrarøde stråleutstyret for å bøye banen vekk fra utstyret og støtte eller strekke den på denne måten. Som det går fram er hele tørkeinnretningen svært voluminøs og kostbar med hensyn til dens framstilling, montering og drift, og dens energiforbruk er svært høyt. En av ulempene ved anordningen med hensyn til dens tørkeeffekt er også at ventilasjonslufta, som tilføres mot papirhanen, ikke tillates å passere gjennom det infrarøde varmestråleutstyret for oppvarming til en økt og følgelig tørkeeffektiv temperatur, men sirkuleres rundt dette utstyret, mens lufta som passerer gjennom utstyret fjernes gjennom hulrom 23 og 31 for resirkulering innen anlegget. Dimensjonene ved enhetene er store og følgelig er tørkeenhetene i hele motasjen svært voluminøse, og det er ikke diskutert hvordan ventilasjonslufta tas vare på.

SE-B-404 213 angår en anordning for tørking av en bevegende materialbane uten noe varmestråleapparat, der ventilasjonslufta rettes mot materialbanen gjennom en sil av åpninger, som har ulike dimensjoner. Det er riktig at lufta rettes vinkelrett på baneoverflata, hvorved det dannes en kontinuerlig luftpute-effekt, men luftstrømmen treffer grensesjiktet på materialet på en lite kompakt måte uten evne til å kunne rive det opp på noen måte. Dette tørkeapparatet er åpenbart ikke særlig effektivt og nyttig i anvendelse, der en maksimal tørking skal oppnås innen et minimalt område og med maksimal utnyttelse av den tilførte energi.

SE-B-455 709 angår en kombinert infrarød stråle- og ventilasjons-tørker, f.eks. for papirbaner. Ventilasjonslufta er imidlertid ikke rettet mot banen i det hele tatt, men føres parallelt med denne, og det finner ikke sted noen innvirkning på grensesjiktet på noen måte. Tørkeren har naturligvis på denne måten en sterkt redusert effektivitet, og energiforbruket er stort uten å gjøre tilstrekkelig nytte.

Formål.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å forbedre og videreutvikle de ordinære metoder og anordninger for behandling av kontinuerlige materialbaner, med hensyn til det ovennevnte.

Oppfinnelsen.

Formålet oppnås ved å utføre en framgangsmåte av den type beskrevet innledningsvis foran i henhold til den karakteriserende del av patentkrav 1. Dette formål oppnås også ved hjelp av en anordning i henhold til det første anordningskrav.

Ytterligere kjennetegn og fordeler med oppfinnelsen framgår av den etterfølgende beskrivelse, med henvisning til de ledsagende figurer som viser en foretrukket men ikke begrensende utførelse, og der

figur 1 viser en anordning i henhold til oppfinnelsen i et vertikalsnitt,

figur 2 er ei skisse tatt langs linja A-A i figur 1,

figur 3 viser en detalj i henhold til figur 1 med et fullstendig åpent spjeld,

figur 4 viser ulike skisser av en glassholder i henhold til oppfinnelsen, og figur 5 er ei skisse av en del av glassholderen vist i figur 4.

Figur 1 viser en anordning 1 i henhold til oppfinnelsen i sin helhet. Den omfatter ei reflektorramme med reflektorfolier 3 og infrarøde lamper 4. Rammene henger i opphengsorgan 5. I forbindelse med rammene finnes fortrinnsvis avluftkanaler 6 inntil de to endene, som den dominerende del av tilførselslufta, tilført mot banen, fjernes gjennom, f.eks. ved hjelp av undertrykk, ikke vist i detalj. Tilførselslufta kan tilføres med ei vifte (ikke vist), og strømmer gjennom rammene på en i og for seg kjent måte, og er ikke vist i detalj her.

Glassholdere 8 er montert under opphengsorganene 5, f.eks. fastskrudd ved hjelp av skruer 7, som parvis seg i mellom oppviser glassruter 9, som er innført i spor 10 i en nedre holderdel 11, som med fordel har form av ei flat list med lengdeutstrekning plan-parallelt med og distansert ovenfor en passerende papirhane 12. Begge langsidene av lista er fortrinnsvis avskrådd nedenfor og/eller ovenfor planet for glassrutene.

Glassholderdelen 11 kan være utformet i ett stykke med f.eks. to avstandsstykker 13, montert i en innbyrdes avstand, og med en styredel 14 montert over disse, der sistnevnte er plateformet med en ytre langside som er bøyd jevnt nedover mot papirhanen og danner slik en styreflens 15. Det kan anvendes ulike materialtykkelser langs tverrsnittet av hele styredelen, hvorved flensen f.eks. er betydelig tynnere. Styredelen 14 uten dens styreflens rager i det minste omtrentlig i planparallell retning i forhold til holderdelen 11. En mindre konvergens kan eventuelt anvendes mot flensen ved den indre halvdel av styredelen 14.

Festeskruene ved glassholderne rager høvelig gjennom hull 16, som rager sentralt gjennom avstandsstykkene 13 og de tilstøtende områder av delene 11 og 14.

Der finnes også et spor 17 i den utadvendte langkanten av delen 11, hvilket spor er konstruert for å oppta et spjeld 18 forskyvbart i lengderetningen av papirhanen, hvilket spjeld har form av ei flat list 21 med det unntak at den ytre langkanten, dvs. kanten som vender mot flensen 15, som fortrinnsvis er tykk og danner en side av ei dyseåpning 19, idet den andre siden er formet av den stasjonære flens 15. Den ene siden er ei spjeldoverflate 20 med et plan formet av den flate lista 21. I forbindelse med den planparallelle utstrekning går overflata 20 over i en nedre og en øvre avrunding, hvorved den øvre krumningsradien kan være dobbelt så stor som den nedre. Avrundingene er omtrent halvsirkelsylindriske slik at det ovenfor lista 21 oppstår omlag dobbelt så bred og/eller tykk styrevulst 22 sammenliknet med en slik nedenfor lista 21. Takket være den beskrevete utformingen av spjeldet oppnås en strømningsteknisk effektiv transport av kjøleluft både ved munnstykkets inngang og ved dets utgang.

Som det går fram av figurene, kan spjeldet innstilles i ulike stillinger ved å skyve det i ulike dybder i sporet 17 og festes der med skruer 23 forankret i lista 11. På denne måten innstilles ei munnstykkespalte 24 trinnløst og med stor nøyaktighet dannet av flensen 15 og overflata 20. Herved kan flensens frie langkant med fordel avslutte omtrent midt foran den midterste del av overflata 20 med hensyn til dens utstrekning i rett vinkel i forhold til papirhanen. Flensen 15 er i sin tur høvelig anbrakt midt framfor sentrum av tilhørende avluftkanal 6 med hensyn til dens utstrekning i papirbanens lengderetning. Spaltebredden kan gå opp i eksempelvis 4-11 mm og til 16 mm helt uten spjeld.

Platelista 21 er forsynt med avlange hull 25 lokalisert i listas forskyvningsretning og i endene av denne, hvilke hull omgir skruene 23. Mellom hullene 25 oppviser platelista utsparinger 26 rundt avstandsstykkene 13. Styredelen 14 er på den frie siden forsynt med i profil trapeseformete lokaliseirngsribber 29 som rager i lengderetningen og på begge sider av avstandsstykkene 13 for å gripe om og lokaliseres på forhøyninger 28, som rager ned fra endene av hver enhet 1. Videre er styredelen 14 forsynt med åpninger 29 og 30 for å muliggjøre henholdsvis lette monterings- og demonteringsarbeide.

Ved at en serie anordninger i henhold til oppfinnelsen, som vist i figurene, kan føyes til hverandre for å overdekke hele papirbanebredden, hvorved anordningssidene som grenser mot hverandre fortrinnsvis er avskrådd, oppnås ei uavbrutt spalte og dermed en stripeløs behandling av papirhanen både hva gjelder varmestråling og kjøleluftitlførsel. Sistnevnte tilførsel har tidligere aldri vært framskaffet for dessuten å medføre noen behandling uten kun som en gitt utstrømningssone for brukt kjøleluft. Takket være særtrekkene ved oppfinnelsen, hvorved også kjølelufta kan trykksettes sterkt og dermed gis en stor utstrømningshastighet gjennom munnstykkene, er det mulig å omforme den brukte kjølelufta, som slik er kraftig oppvarmet avluft, til en luftkniv som strekker seg over hele papirbanebredden, som med en hastighet på opptil 70 m/s rettes mot papirhanen og trenger effektivt inn i det forannevnte grensesjiktet utmed papirhanen og river opp dette ved inngangen til det første munnstykket. I tilslutning til dette kan det skje en forsert/tvunget tørkeprosess ved at det opprevne grensesjiktet med et nå kraftig redusert relativt fuktinnhold absorberer mindre varmestråling samt ikke lenger virker tilbakeholdende på fuktavgangen fra papirhanen. Restene av det opprevne grensesjiktet angripes siden på nedstrømssiden av det andre munnstykket og fører selv her til en mere virkningsfull bortsuging av en større grensesjiktandel i avlufta enn hva som tidligere har vært tilfelle, som dessuten gir en forsert tørking etter IR-utstyret.

Glassrutene kan danne en lukket enhet på tvers av papirhanen, som ikke slipper gjennom avluft eller så kan det finne sted et visst fordelaktig avluftsutslipp, f.eks. ved at glassrutene på i og for seg kjent måte overlapper hverandre og slipper gjennom eii liten luftmengde innenfor overlappingssonene. En slik begrenset utstrømning kan bidra til anordningens fordelaktige totalvirkningsgrad bl.a. gjennom et forbedret renhold av de omtalte glassrutene.

Det unike med oppfinnelsen ér:

- at det utformete munnstykket (spalta) er enkelt justerbart til ønsket utslippshastighet for å tilpasse behoved ved ulike papirbaner. Variabel og innstillbar utstrømningshastighet og dermed trykkimpuls mot papirhanen på tilluftssiden kan i kombinasjon med et konstant i IR-kappa integrert avsug av avluft på tvers av banen gi IR-kappa mulighet til eksempelvis å fungere som en strekk-/lede-valse vis-a-vis banen med vilkårlig bøyeretning. Ved å innstille glassholdernes munnstykker med ulike spaltebredder på tvers av banen, kan det dermed oppnås ulike hastigheter/trykkimpulser mot banen for ulike baneavsnitt, hvorved det oppnås en positiv påvirkning av papirbanens kjørbarhet da IR-kappa dermed fungerer som en strekk-/ledevalse. - at munnstykket er utformet aerodynamisk riktig, slik at det dannes en godt samlet luftstrøm, hvorved luftas maksimale anslagshastighet mot papirhanen er ubetydelig lavere enn utløpshastigheten, selv i en avstand av 30 til 40 mm. Ved for eksempel en skarp utløpsåpning oppnås turbulens og vesentlige hastighetsreduksjoner. - at munnstykkets dimensjoner sammen med overlappende glass gjør at det kan bygges opp et overtrykk under samme og utløpshastigheter på opptil 70 m/s, samtidig som høy-effektiv vinkelrett blåsing utnyttes mot papirhanen for maksimal konvektiv varmeoverføring og grensesjiktpåvirkning. Den høye utløpshastigheten som er nær fordoblet sammenliknet med konvensjonelle system gir sammen med den mere samlete luftstrålen en vesentlig økt tørkeeffekt, særlig uttrykt i IR-posisjoner med høyt fuktinnhold hos papirhanen. - glassholdernes spalteutforming muliggjør sammen med posisjonen av den dypere anbrakte avluftskanalen at en maksimal andel av luftmengde tilført banen kan fanges inn og anvendes på nytt i andre passende tørkeavsnitt i prosessen.

Den justerbare spalte-bredden av glassholderene tillater at hastigheten av strømningsanslaget mot papirhanen kan varieres på en enkel måte i en IR-anordning til et passende nivå for fritt-løpende papirbaner med en lav bane-spenning. På denne måten er det mulig å anvende den høyest passende hastighet for lufttilførsel i betraktning av framrnatbarheten av hver individuell papirhane og behovet for påvirkning av grensesjiktet i forbindelse med tørkingen.

Den individuelt justerbare spalte-bredden og dermed også blåseanslagshastigheten, trykkimpulsen for hver modul i tverr-retningen av banen tillater sammen med en luft-eksosinnretning, montert på tvers av banen og integrert i IR-huset, dvs. rommet over eller bak rammene, en justering av en frittløpende bane med en varierende banespenning/banehåndtering i tverretningen, som resulterer i en forbedret frammatbarhet for banen og følgelig en redusert banebruddfrekvens. Et spesielt tilfelle for dette er muligheten beskrevet foran for ved hjelp av de styrbare trykkimpulsene ved glassholderne på tvers av banen å tillate IR-huset å fungere f.eks. som ei styrerulle med en valgbar bøyeretning med hensyn til banen. I denne forbindelse er det viktig også å ta i betraktning strekkeffekten, som oppnås på grunn av sugesonene 6 i forbindelse med hver blåsespalte. Ei tilstrekkelig sterk sugekraft, som oppnås gjennom et tilsvarende undertrykk i sugekanalene 6, vil resultere i en viss banespenning før og etter hver enhet 1, som positivt motvirker og stabiliserer spenningen, som oppnås ved hjelp av luftknivene. Siden det er svært enkelt og lettvint i en anordning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen å justere lufttilførselen og avluftsmengdene såvel som spaltebredden trinnvis, oppnås på denne måten et utmerket instrument konstruert for å løse f.eks. stabiliserings- og bruddproblemer for en frittløpende materialbane, også i tilfeller der en slik bane har en svært lav overflatevekt, f.eks. omlag 30 g/m<2> og/eller en høy hastighet, f.eks. omlag 1000 m/min.

Claims (10)

1. Framgangsmåte for behandling av en kontinuerlig papirhane (12), særlig en papirhane, som ved hjelp av varme-ventilasjons-enheter (1) utsettes for overstrømming med luftstrømmer samt for varmebehandling med bestråling ved hjelp av infrarøde lamper (4), prinsippielt for tørking, hvorved de infrarøde lampene avskjermes fra materialbanen med glassruter (9) innsatt i sine ender i glassholdere (8), spaltemunnstykker (19) montert etter hverandre i bevegelsesretningen, konstruert for å rette spyleluft, hvilke spaltemunnstykker er dannet av glassholdeme og deler (14) plassert på utsiden av glassholdeme, karakterisert ved at det som spyleluft anvendes luft for kjøling av de infrarøde lampene (4) og deres omgivende utstyr, hvilken spyleluft på denne måten omdannes til kraftig oppvarmet avluft som trykksettes og dermed gis stor utløpshastighet med fortrinnsvis opptil 70 m/s fra spaltemunnstykkene (19), at en serie enheter (1) føyes til hverandre for å overdekke hele materialbanebredden for å danne uavbrutte spalter (24) og dermed en stripeløs behandling av materialbanen både hva gjelder varmestråling og spyleluftutførselen ved hjelp av luftkniver, dannet på denne måten, som strekker seg på tvers av materialbanen (12) for å oppnå en maksimal konvektiv varmeovergang og grensesjiktpåvirkning og ragende over hele bredden av materialbanen, hvorved den første luftkniven med hensyn til banens bevegelsesretning innledes av en vakuumsone (6) for en første avsuging av fukt og varme-inneholdende luft og for oppliving av grensesjiktet som følger materialbanen for å muliggjøre en etterfølgende forsert tørkeprosess, og at restene av det opprevne grensesjiktet siden angripes på nedstrømssiden av den andre luftkniven og suges bort gjennom en etterfølgende vakuumsone (6).

2. Anordning for gjennomføring av framgangsmåten ifølge krav 1, hvorved en kontinuerlig papirhane (12), særlig en papirhane, ved hjelp av varme-ventilasjons-enheter (1) skal utsettes for spyling med luftstrømmer samt for varmebehandling ved bestråling med hjelp av infrarøde lamper (4), prinsippielt for tørking, hvorved de infrarøde lampene er avskjermet mot materialbanen med i sine ender i glassholdere (8) innsatte glassruter (9), spaltedyser (19) konstruert for utslipp av spyleluftstrøm, montert etter hverandre og formet i banens bevegelsesretning av glassholdeme og deler (14) lokalisert på utsiden av glassholdeme, karakterisert ved at det som spyleluft skal anvendes luft for kjøling av de infrarøde lampene (4) og deres omgivende utstyr, hvilken spyleluft på denne måten vil omdannes til kraftig oppvarmet avluft, som skal trykksettes og dermed gis stor utstrømningshastighet med fortrinnsvis opptil 70 m/s fra spaltemunnstykkene (19), at en serie enheter (1) er føyd til hverandre for å overdekke hele materialbanebredden for dannelse av uavbrutte spalter (24) og dermed føre til en stripeløs behandling av materialbanen både hva gjelder varmestråling og spyleluftutførsel ved hjelp av luftkniver, dannet på denne måten og ragende langs hele bredden av materialbanen (12) og ragende på tvers av materialbanen for å oppnå en maksimal konvektiv varmeovergang og grensesjiktpåvirkning, idet den første luftkniven med hensyn til banens bevegelsesretning innledes av en vakuumkanal (6), konstruert for et første avsug av luft inneholdende fuktighet og varme, og anvendes for å rive istykker grensesjiktet, som følger materialbanen, for å tillempe en etterfølgende tvunget/forsert tørkeprosess, og at det resterende av det istykkerrevne grensesjiktet nedstrøms angripes av den andre luftkniven og suges av gjennom en etterfølgende vakuumkanal (6).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at hver enhet (1) oppviser ei reflektorramme (2) med reflektorfolier (3) og nevnte infrarøde lamper (4), og opphengsorgan (5), som rammene er opphengt i, hvor det i anslutning til organene (5) finnes fortrinnsvis ved begge endene avluftskanaler (6), gjennom hvilke den dominerende andel av tilført luft rettet mot papirhanen (12) fjernes, f.eks. ved hjelp av et undertrykk (ikke vist), mens den tilførte lufta er anordnet for å frammates av ei vifte og strømme gjennom rammene på en i og for seg kjent måte.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at glassholdeme (8) er anordnet under opphengsorganene (5), f.eks. fastskrudd ved hjelp av skruer (7), som parvis mellom seg bærer glassrutene (9), som er innført i spor (10) i en nedre holderdel (11), som fortrinnsvis har form av ei flat list med lengdeutstrekning planparallelt med og i avstand ovenfor den passerende papirhanen (12), og at begge langsidene av lista fortrinnsvis er avfaset nedenfor og/eller ovenfor planet for glassrutene.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at glassholderdelen fortrinnsvis er formet i ett stykke sammen med eksempelvis to innbyrdes distanserte avstandsstykker (13) og ovenfor disse en styredel (14), som har form av ei plate med en ytre langside, som er mykt nedoverbøyd i retning mot papirhanen for dannelse av en styreflens (15), hvorved det fortrinnsvis finnes ulike materialtykkelser utmed hele styredelens tverrsnitt, slik at eksempelvis flensen er betydelig tynnere, og at styredelen (14) uten styreflens strekker seg i det minste omtrent planparallelt i forhold til holderdelen (11), hvorved det fortrinnsvis finnes en liten konvergens i retning mot flensen ved styredelens (14) indre halvdel.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at glassholdernes (8) festeskruer (23) er ført gjennom hull (16), som strekker seg sentralt gjennom avstandsstykkene (13) og de nærliggende områder av den nedre glassholderdelen (11) og styredelen (14).

7. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at det under glassholderdelens (11) utadvendte langkant finnes et spor (17), som forskyvbart i papirbanens lengderetning er konstruert for opptak av et spjeld (18), som har form av ei flat list (21) med unntak av den ytre, dvs. mot flensen (15) vendte langkanten, som ved en fortykkelse danner ene siden av et spaltemunnstykke (19), hvis andre side er dannet av den stasjonære flensen (15).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at spjeldets (18) nevnte ene side dannes av en med flensen (15) planparallell spjeldflate (20), som fortrinnsvis har utstrekning på begge sider om det plan, f.eks. det midtre plan, som dannes av den flate lista (21), at flata (20) i anslutning til den planparallelle utstrekningen går over i en nedre og en øvre avrunding, hvorved den øvre krumningsradien fortrinnsvis er dobbelt så stor som den nedre, og at avrundingene er omtrent halvsirkelsylindriske, slik at det oppstår en ovenfor den flate lista (21) omlag dobbelt så bred og/eller tykk styrevulst (22) sammenliknet med en tilsvarende nedenfor lista (21).

9. Anordning ifølge krav 8 karakterisert ved at spjeldet (18) er innstillbart i ulike stillinger ved å skyves inn i ulike dybder i sporet (17) og festes der ved hjelp av de i den nedre holderdelen (11) forankxete skruene (23) for dannelse av en trinnløst innstillbar munnstykkespalte (24) dannet av flensen (15) og flata (20), hvorved flensens frie langkant med fordel avsluttes omtrent midt framfor den midterste delen av flata (20) med hensyn til dens utstrekning i rett vinkel i forhold til papirhanen (12), og at spaltebredden er regulerbar mellom f.eks. 4-11 mm hhv. er innstillbar på 16 mm helt uten spjeld.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at flensen (15) fortrinnsvis er anbrakt midt framfor sentrum av tilhørende avluftskanal (6) med hensyn til dens utstrekning i papirbanens lengderetning.