NO312168B1 - Apparat for behandling av et arkmateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et banebærende og tørken-de apparat. Ved tørking av en bevegelig raaterialbane, slik som papir, film eller annet arkmateriale, er det ofte ønskelig at banen bæres kontaktløst under tørkeoperasjonen, dette for å unngå ødeleggelse av selve banen, eller annen eventuell trykksverte eller belegg på baneoverflaten. Et konvensjonelt arrangement for kontaktløs understøttelse og tørking av en bevegelig bane innbefatter øvre og nedre sett av luftstaver som utstrekker seg langs i det vesentlige horisontal utstrekning av banen. Oppvarmet luft utgår fra luftstavene og således flytende bærer banen og effektuerer tørking av denne. Luftstavrekken er typisk anordnet inne i et tørkehus som kan holdes ved et noe underatmosfærisk trykk av en avtrekksvifte som trekker av flyktige bestand-deler som avgår fra banen som et resultat av eksempelvis tørking av trykkfargen derpå.

Et eksempel på en slik tørker finnes i US-patent nr. 5,112,220, hvori er vist en luftfIotasjonstørker med en innebygget etterbrenner, og hvori et antall luftstaver er plassert over og under den bevegelige bane for kontaktløs tørking av belegget på banen. Mer spesielt er luftstavene i luftmottagende kommunikasjon med et innviklet samletank-system, og luft blåses mot banen for å bære og tørke denne når den beveges gjennom tørkeomhylningen.

På samme måte beskriver US-patent nr. 5,333,395 et tørkeap-parat for bevegelige baner som innbefatter en kjøletunnel som er direkte forbundet med tørkeren, et forbrenningskam-mer for brennbart oppløsningsmiddel som forflyktiges under tørkingen av banen, varmevekslere, etc.

I US-patent nr. 5,038,495 beskrives en kjøleanordning for å kjøle en materialbane som utgår fra en tørker. Kjøleanord-ningen omfatter et i det vesentlige lukket hus med en innløpsspalte og en utløpsspalte for banematerialer. Huset innbefatter en mateåpning ved utløpsspaltesiden for innmat-ning av uteluft inn i huset, samt en utløpsåpning ved innløpsspaltesiden for utføring av luften inne i tørkeren. Luft innmates motstrøms gjennom huset til banens retnings-bevegelse. En serie munnstykker bringer den innmatede luft i kontakt med banematerialet.

Straks den bevegelige bane utgår fra slike tørkere blir den ofte bragt i et partielt omliggende inngrep rundt en rote-rende valse eller "kjølevalse" slik at banen har en i det vesentlige nær kontakt med sylinderoverflaten av valsen for varmeoverføringsformål for raskt å tørke banen. Et problem som oppstår i forbindelse med en slik prosess er tendensen til at en luftfilm innføres mellom banen og sylinderoverflaten av valsen og derved inhiberer effektiv kontakt (og således varmeoverføring) mellom dem. Det er kjent at et relativt tynt "grenselag" av luft tas opp av bevegelige overflater av banen og valsen,og at denne luft blir inn-fanget i det kileformede rom hvor banen nærmer seg valsens overflate. Hvis ikke banen er under en relativt høy spen-ning i lengderetningen, eller hvis bevegelsen i lengderetningen er relativt langsom, vil den innfangede luft inngå mellom valsen og en del av banen som ligger rundt denne og danne en film mellom valsen og den omliggende banedel.

Det vil være åpenbart at når en bane som skal oppvarmes eller avkjøles av en valse rundt hvilken den er delvis viklet, så vil en isolerende luftfilm mellom banen og valsen i vesentlig grad nedsette effektiviteten av varme-overf øringen. I tillegg, når den foregående tørkeoperasjon er tørking av trykksverte eller annet belegg som er påført banen, kan luftfilmen som føres med den bevegelige bane resultere i kondensering av oppløsningsmidlet på kjøle-valseoverflaten. Resultatet kan være kondensatmarkering, stripedannelse, flekkdannelse og/eller tilsmussing av den trykkede bane. Ved høyere trykkhastigheter (avhengig av banespenning og kjølevalsens diameter) kan akkumulering (tykkelse) av kondensatfilmen øke og kan overføres til den trykte bane og deretter påvirke kvaliteten og salgbarheten av det ferdige produkt. Akkumulering og tykkelse av konden- såtet assosieres med luftgapet som dannes mellom banen og kjølevalseoverflaten, og resulterer i fenomenet "web lift-off", et klaringsgap mellom selve banen og overflaten av valsen.

Det vil derfor være ønskelig å senke hele banens temperatur for å nedsette varmebelastningen av kjølevalsene. Nedsatt banetemperatur vil også nedsette avdampningshastigheten av oppløsningsmiddelblandingen i belegget på banen og derved nedsette synlige damper som avgår fra banen. Kondensasjon som normalt finner sted ved tørkeutløpet og på kjølevalsene vil kunne kontrolleres til et minimum, og produktkvaliteten av banen vil forbedres som følge av fravær av overskudds-fuktighetstap fra banen. For stort fuktighetstap kan forårsake ødeleggende krølling eller bølgedannelse av banen.

Problemene ved den kjente teknikk unngås ved hjelp av foreliggende oppfinnelse som tilveiebringer en kondisjoneringssone umiddelbart etter, men fullt ut integrert med et oppvarmet tørkesystem, for å senke temperaturen i banen. Mer spesielt blir materialbanen innført til kondisjonert luft som i det vesentlige er fri for forurensninger som avgis fra den belagte banen. Temperaturen for kondisjone-ringsluften kan være tilstrekkelig lav til å absorbere varme fra banen, hvilket effektivt senker oppløsningsmid-delavdampningshastighten, og kan kontrolleres slik at den er større enn duggpunktet for forurensningene som avgår fra banen og derved forhindrer kondensasjon som normalt dannes og forhindrer at synlige damper dannes utenfor tørkeromhyl-ningen. Trykk-kontroll er anordnet i kondisjoneringssonen slik at oppløsningsmiddeldampene ikke unnslipper og slik at den omgivende oppfriskningsluft kan reguleres etter behov. Gassforsegling mellom kondisjoneringssonen og tørkeren forhindrer at varm, oppløsningsmiddelinneholdende luft fra tørkeren unnslipper til kondisjoneringssonen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk bilde av en kondisjoneringssone for en tørker i henhold til én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et skjematisk bilde av en kondisjoneringssone for en tørker i henhold til en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 3 er et forstørret bilde som viser gassforseglingsmunnstykkene ved overgangen av tørkeren til kondisjoneringssonen i henhold til oppfinnelsen; Fig. 4 viser et forstørret bilde av gassforseglingsmunnstykkene ved utløpet av kondisjonseringssonen i henhold til foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Under henvisning til fig. 1 er en tørkeromhulning 6 delvist vist og forsynt med en kondisjoneringssone 3 i henhold til foreliggende oppfinnelse. En kontinuerlig bane av materiale, slik som en bane 1, båret av en serie luftstrålemunnstykker 2 innføres i kondisjonseringssonens omhylning 3 via en åpning 4 i kondisjoneringssonens omhylning. For maksimal varmeoverføring så innbefatter stråle-munnstykkene 2 fortrinnsvis fIotasjonsmunnstykker av "Coanda-typen", slik som "HI-FLOAT" luftstaven som er kommersielt tilgjengelig fra W. R. Grace & Co.-Conn., og direkte anslagsmunnstykker, slik som hullstaver. Fortrinnsvis er slike direkte anslagsmunnstykker plassert motstående et "Coanda-type" luftfIotasjonsmunnstykke. Banen 1 er under-støttet i sonen 3 av en serie ytterligere luftstrålemunnstykker 2, fortrinnsvis en kombinasjon av "Coanda-type" luftstaver og direkte anslagsmunnstykker motstående anordnet, og avslutningsvis utgår banen fra kondisjonseringssonen 3 og tørkeromhylningen 6 via en åpning 5. Tørkeromhylningen 6 oppvarmer banen av materiale 1, og avdamper oppløsningsmiddelmaterialet fra banen 1 og innfan-ger og inneholder oppløsningsmiddeldamper inne i tørkeat-mosfæren. Fortrinnsvis er kondisjoneringssoneomhylningen 3 inneholdt i og fullt ut integrert med tørkeromhylningen 6, og holdes gasstett og termisk isolert fra tørkeomhylningen 6 via en isolerende vegg 7. Et par motstående gassforseglingsmunnstykker 8 og 9 (sees best i fig. 3) er anordnet på begge sider av inngangsåpningen 4 i den isolerende vegg 7 av kondisjoneringssonen 3. Selv om enhver type luftmunn-stykke som effektivt retter luften slik at uønsket gass-strømning gjennom åpningen 4 forhindres kan anvendes som gassforseglingsmunnstykkene 8 og 9, så er fortrinnsvis gassforseglingsmunnstykkene 8 konvensjonelle luftkniver som er i stand til å avgi luft med en hastighet i området 1830 - 2440 m/min, og fortrinnsvis er gassforseglingsmunnstykkene 9 konvensjonelle luftfolier som er i stand til å avgi luft i en hastighet i området 305 - 1370 m/min (begge er kommersielt tilgjengelige fra W.R. Grace&Co.-Conn.).

Tørkersidegassforseglingsmunnstykkene 8 presser tørkerat-mosfæreluft i motsatt retning til bevegelsesretningen for banen av materialet 1, og kondisjoneringssonesidegassfor-seglingsmunnstykkene 9 presser kondisjoneringssoneatmosfæ-reluft mot bevegelsesretningen for banen av materialet 1. Paret av motstående gassforseglingsmunnstykker, nemlig luftkniver 8 og gassforseglinger 9, er forseglet til den isolerende vegg 7 i kondisjoneringssonen med pakningsfor-seglinger 20 som vist, slik at et eventuelt differensial-trykk som kan eksistere fra tørkeromhylningen 6 til atmosfæren til kondisjoneringssonene 3 ikke vil forårsake en uønsket strøm av gass gjennom åpningen 4.

Dette gassforseglingsarrangement er spesielt viktig med hensyn til å forhindre oppløsningsmiddeldamper fra å inngå i kondisjoneringssonen 3 fra tørkerseksjonen 6 gjennom åpningen 4. Spesielt vil kontrollen og forhindringen av uønsket gass-strøm gjennom åpningen 4 oppnås ved retningen av luftstrålene fra gassforseglingsmunnstykkene.

Luftknivene 8 danner en meget distinkt, høy massestrøm av utførselsgass med høy hastighet, i en retning rettet mot materialbanens bevegelsesretning, og forårsaker således en bevegelse av tørkerluftatmosfæren bort fra åpningen og fra kondisjoneringssoneomhylningen 3. Dette utgjør en hoveddel av forseglingen mot strømning som følger av mulige trykk-forskjellstilstander og/eller utførsler fra tilstøtende munnstykker 2.

For ytterligere å nedsette strømmen av oppløsningsmiddel inn i kondisjoneringssoneomhylningen vil gassforseglingsmunnstykkene 9 danne en utførsel av relativt ren luft, slik som kontrollert inne i kondisjoneringssoneomhylningen 3, og igjen i en retning, motsatt bevegelsesretningen for banen av materialet 1. Denne utføring av ren luft har et lavt opp-løsningsmiddeldamptrykk og blander seg således lett med varmegrenselaget av luft på overflaten av banen 1, som har et relativt lavt oppløsningsmiddeldamptrykk. Denne motstrøm av blandingen vil effektivt fjerne oppløsningsmiddeldamper fra banen av materialet og forhindre innføring i kondisjoneringsomhylningen 3, som følge av den induserte strøm i motsatt retning inn i tørkeromhylningen 6.

Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er trykk-kontroll inne i kondisjoneringssonen. Ved omfattende erfa-ring er det blitt bestemt at et negativt manometertrykk inne i tørkeromhylningen med tilsvarende innløps- og ut-løpsåpninger, holdt i området -0,25 mbar til -1,25 mbar, vil tilstrekkelig forhindre at oppløsningsmiddeldampene unnslipper til den omliggende atmosfære. Det aktuelle manometertrykk kontrollert inne i omhylningen er tilnærmet omvendt proporsjonal med temperaturen av den kontrollerte atmosfære inne i den spesielle omhylning. I tillegg vil pr. konstruksjon middeltemperaturen av atmosfæren inne i kondisjoneringsomhylningen kontrolleres til 80 - 105°C for i tilstrekkelig grad å absorbere oppløsningsmiddeldamper som kan være tilstede. Den innstilte temperatur er direkte relatert til duggpunkttemperaturen tilsvarende den for oppløsningsmiddelmetningstrykket.

Lufttemperaturkravene inne i tørkeromhylningen, for tør-kingsformål, er typisk 160 - 260°C. Det er således nødven-dig med et betydelig energiforbruk for å oppvarme oppfriskningsluften som er nødvendig som følge av avgang fra systemet.

En nærmere bestemt utgangshastighet for avgass er tilveie-bragt for å bibeholde et forhåndsbestemt nivå av oppløs-ningsmiddelkonsentrasjonen inne i tørkeren. Således kan energibehovene for systemet nedsettes hvis energien kan gjenvinnes fra systemutførslen og anvendes for å forvarme gjenoppfriskningsluften. Evnen til å kontrollere temperaturen av den forvarmede oppfriskningsluft sikrer at overopp-varmning ikke vil finne sted inne i tørkeren.

Trykk-kontroll kan oppnås med en tilførselsvifte 10 plassert inne i kondisjoneringssonen 3 for å trekke omgivelsesluften fra utsiden av omhylningen 3 via en kanal 11 og gjennom en kontrollventil eller demper 12. Posisjonene for ventilen 12 kontrolleres fra en trykkfølende anordning 13 for å bibeholde et konstant, operatørinnstilt, statisk trykk inne i kondisjoneringssoneomhylningen 3. Fortrinnsvis bibeholdes et konstant negativt statisk manometertrykk inne i kondisjoneringssoneomhylningen 3, slik at eventuelle damper som kan være tilstede ikke unnslipper til omgivelsene gjennom utløpsåpningen 5. Det negative statiske manometertrykk dannes ved at luft trekkes av fra kondisjoneringssoneomhylningen 6.

En alternativ utførelsesform av dette trykk-kontrollsystem er vist i fig. 2. Luft avtrekkes fra kondisjoneringssoneomhylningen 3' via en oppfriskningsluftblåser 15. Mengden av luft som trekkes av kontrolleres av oppfriskningsluftdempe-ren 16, som manipuleres kontinuerlig for å kontrollere et innstilt trykk i tørkeromhylningen 6. Luften som trekkes ut av oppfrisningsluftblåseren 15 kan føres gjennom en varme-veksler hvor den oppvarmes før den inngår i tørkeromhylnin-gen 6 som oppfriskningsluft. For å regulere temperaturen av denne oppfrisningsluft er det anordnet en Shunt-ventil 17 som kontrollerer temperaturen av oppfriskningsluft som inngår i tørkeromhylningen 6, i henhold til energibehovene i tørkeren. En kondisjoneringssoneoppfriskningsluftdemper 22 og en tilførselsvifte 23 er assosiert med oppfrisknings-luftdemperen 16 for direkte å kontrollere trykket i kondisjoneringssonen 3'.

Fordi luften som trekkes av fra kondisjonseringssonen 3 eller 3' er relativt kjølig omgivende luft, og fordi denne luft direkte avgis til banematerialet 1 via luftstråler 2 i kondisjoneringssonen 3 eller 3', vil den varme materialbane 1 avkjøles. Varmen fra materialbanen 1 absorberes av den utførte luft og trekkes ut av kondisjoneringssonen 3 via kanalen 14 og inn i tørkeromhylningen 6, eller inn i kondisjoneringssonen 3' i henhold til den alternative utførel-sesform vist i fig. 2, via oppfriskningsluften 15. I tillegg, fordi den omgivende luft som trekkes inn i kondisjoneringssonen via tilførselsviften 10, nesten er fri for oppløsningsmiddeldamp, hvilket tilveiebringer en atmosfære inne i kondisjoneringsomhylningen med et lavt oppløsnings-middeldamptrykk, og med en lav duggpunkttemperatur tilsvarende til de fordampede oppløsningsmiddeldamper, vil kondensering av flytende oppløsningsmiddel, som kan skje ved temperaturer som er mindre enn de lokale metnings-temperaturer, duggpunkt, være vesentlig nedsatt eller eliminert. Den rene omgivelsesluft som kontinuerlig resirkuleres i kondisjoneringssoneomhylningen vil også bibeholde overflatene inne i omhylningen fri for oppløs-ningsmiddelkondensasj on.

For ytterligere å kontrollere og forhindre oppløsningsmid-delkondensasjon inne i kondisjoneringssoneomhylningen kan en varm gassforsegling 18 (fig. 4) være anordnet like før utløpsendeåpningen 5. Hvilke som helst egnede munnstykker kan anvendes for å tilveiebringe en varm gassforsegling, sålenge de tilfredsstiller kravene å tilveiebringe en jevn, lavhastighetsutførsel av varm luft inn i den kalde luft-strøm som innføres som infiltrasjonsluft gjennom utløpsen-deåpningen 5. Utførselshastigheten for varmgassforseglings-munnstykkene er 0 - 1830 m/min, avhengig av temperatur-kravene. Munnstykkene er mekanisk forseglet til kondi-sjoneringssoneutløpsveggen under anvendelse av passende pakninger 30. Varmluften som tilveiebringer denne gassforsegling 18 kontrolleres via en gassforseglingsdemper 19. Varmluft fra denne gassforsegling er fri for oppløsnings-middeldamper og tilveiebringer temperaturkontroll av atmosfæren inne i kondisjoneringssonen 3. Varm luft avstøtt fra gassforseglingen 18 rettes inn i kondisjoneringssoneom-hylningens 3 indre og blandes med den kalde omgivende luft som inngår via utløpsendeåpningen 5 som infiltreringsluft, og således oppvarme infiltreringsluften, og ved å blande seg med omhylningens 3 atmosfære heve den gjennomsnittlige lufttemperatur i hele kondisjoneringssoneomhylningen 3. En høyere lufttemperatur tillater at mer damp kan absorberes, og derved nedsette faren for kondensering. På denne måte kan operatøren av utstyret treffe en optimal balanse mellom å tilveiebringe kjøleluft for avkjøling av banen og tilset-ning av akkurat nok varme til å forhindre dannelse av kondensasjon.

Claims (10)

1. Apparat for avkjøling av en materialbane som utgår fra en tørkeromhylning (6) som har en tørkeratmosfære, apparatet omfatter:- en kondisjoneringssoneomhylning (3) tilgrensende tørke-romhylningen og som har en kondisjoneringssoneatmosfære i alt vesentlige fri for forurensninger og som har en temperatur lav nok til å absorbere, i anvendelse, varme fra banen; kondisjoneringssoneomhylningen har en baneinnløpsåpning (4) på en baneinnløpsside og har en baneutløpsåpning på en baneutløpsside adskilt fra baneinnløpssiden; et antall luftstrålemunnstykker (2) i kondisjoneringssonen for å blåse luft på banen, trykkfølende midler (13) i kondisjoneringssonen (3) eller tørkeromhylningen (6) for å avføle gasstrykket deri; samt midler (12) som reagerer på trykkføleanordningene (13) for å kontrollere trykket i kondisjoneringssonen ved å regulere mengden av omgivelsesluft som inngår i kondisjoneringssonen .

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat de trykkfølende midlene er i tørkeromhylningen (6) for å avføle trykket deri.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, viderekarakterisert vedmotstående gassforseglingsmunnstykker (9) anordnet i kondisjoneringssonen tilstøtende baneinnløpsåpningen (4), de motstående gassforseglingsmunnstykkene er forseglet til baneinnløpssi-den av kondisjoneringssonen, de motstående gassforseglingsmunnstykkene blåser luft inn i kondisjoneringssonen i en retning motsatt til banens bevegelsesretning.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert vedat tørkeromhylningen (6) er separert fra kondisjoneringssoneomhylningen (3) av en vegg, hvori baneinnløpsåpningen er dannet, hvilken bane-innløpsåpning har en tørkeromhylningsside og en kondisjone-ringssoneomhylningsside; og ved at apparatet ytterligere omfatter motstående gassforseglingsmunnstykker (8) anordnet i tørkeromhylningen (6) tilstøtende baneinnløpsåpningen, de ytterligere motstående gassforseglingsmunnstykker (8) er forseglet til tørkeromhylningssiden av baneinnløpsåpningen og blåser luft inn i tørkeren i en retning motsatt bevegelsesretningen for banen.

5. Apparat ifølge ethvert av kravene 1 til 4,karakterisert vedat midlene som reagerer på de trykkfølsomme midlene omfatter en kontrollventil (12) anordnet i en kanal (11) i luftmottagende kommunikasjon med den omgivende luft.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert vedat midlene som reagerer på trykkfølemidlene ytterligere omfatter en vifte (10) i kommunikasjon med kanalen (11).

7. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav, hvori, i anvendelse, kondisjoneringssoneatmosfæren har sin temperatur kontrollert slik at den er større enn duggpunktet til forurensninger som utvikles fra banen.

8. Fremgangsmåte for å nedsette oppløsningsmiddelkonden-sasjon fra oppløsningsmiddel som er forflyktiget fra en bane i en tørkeromhylning (6) som har en tørkeratmosfære omfattende: transportere banen fra tørkeromhylningen inn i en kondisjoneringssone (3) som har en kondisjoneringssoneatmosfære i alt vesentlige fri for forurensninger og som har en temperatur lav nok til å absorbere, i anven- deise, varme fra banen, kondisjoneringssoneomhylningen har en baneinnløpsside, og en baneutløpsside adskilt fra baneinnløpssiden, baneinnløpssiden er tilstøtende tørkeromhylningen (6); avføle trykket i tørkeromhylningen (6) eller kondisjoneringssonen (3); regulere trykket i kondisjoneringssonen (3), basert på det avfølte trykk ved å trekke omgivelsesluft inn i kondisjonseringssonen (3); og blåse omgivelsesluften på banen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, videre omfattende å avsegle kondisjoneringssonen fra tørkeren ved å blåse luft inn i kondisjoneringssonen (3) i en retning motsatt bevegelsesretningen for banen med et antall av første gassforseglingsmunnstykker (9) anordnet i kondisjoneringssonen (3) tilstøtende baneinnløpsåpningen, de første gassforseglingsmunnstykkene (9) blir forseglet til baneinnløpssiden til kondisjoneringssonen (3) , og ved å blåse luft inn i tørke-ren (6) i en retning motsatt banens bevegelsesretning med et antall av videre motstående gassforseglingsmunnstykker (8) anordnet i tørkeromhylningen (6) tilstøtende baneinn-løpsåpningen og forseglet dertil.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9 hvor kondisjoneringssoneatmosfæren har sin temperatur kontrollert slik at den er større enn duggpunktet til forurensninger som utvikles fra banen.