WO2022156919A1 - Apparatus and method for applying a gas stream to a material web - Google Patents

Apparatus and method for applying a gas stream to a material web Download PDF

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WO2022156919A1
WO2022156919A1 PCT/EP2021/061951 EP2021061951W WO2022156919A1 WO 2022156919 A1 WO2022156919 A1 WO 2022156919A1 EP 2021061951 W EP2021061951 W EP 2021061951W WO 2022156919 A1 WO2022156919 A1 WO 2022156919A1
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WO
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gas outlet
flow
gas
material web
outlet body
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/061951
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German (de)
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Inventor
Daniel Eggerath
Thomas Münch
Heidemarie Embrechts
Tobias Nienke
Original Assignee
Fmp Technology Gmbh Fluid Measurements & Projects
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Publication date
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    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/12—Velocity of flow; Quantity of flow, e.g. by varying fan speed, by modifying cross flow area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/04—Heating arrangements using electric heating

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for applying a gas flow to a material web, in particular a drying gas flow, for drying the material web.
  • the object of the invention is to create a device and a method for applying a gas flow to a material web, with which a good heat exchange between gas flow and material web is achieved and at the same time damage and defect formation on the material web are avoided.
  • the device according to the invention is used to apply a gas flow, preferably an air flow, to a material web.
  • the device is used to dry the material web with a drying gas stream.
  • the gas flow is preferably a warm gas flow whose temperature is higher than the temperature of the material web.
  • the temperature of the gas stream is above room temperature, preferably 50° C. or higher. Some applications require a gas stream temperature of about room temperature. If necessary, the gas flow can also be used only for heating the material web.
  • the device according to the invention comprises a transport device which is configured to transport the material web along a transport direction, with the transport speed preferably being between 0.5 m/min and 1600 m/min. For example, the movement can take place via a conveyor belt with appropriate rollers.
  • a respective gas outlet body of the device comprises a gas outlet surface designed as a surface for the outlet of a first partial flow of the supplied gas flow and one or more gas outlet slots for the discharge of a second partial flow of the supplied gas flow.
  • the gas exit surface contains solid material along a corresponding surface, whereas a respective gas exit slot presents an open area where there is no material.
  • the gas exit surface can, for example, comprise the surface of a porous body, a textile fabric layer, a perforated plate and the like, as will be explained further below.
  • a respective gas outlet body is designed in such a way that the first partial flow is directed essentially perpendicularly onto the material web and/or the second partial flow is directed obliquely onto the first partial flow. This achieves an efficient mixing of both partial flows in order to ensure a high and even heat transfer to the material web.
  • At least one gas outlet slot is arranged adjacent to the gas outlet surface in a respective gas outlet body, preferably adjacent in the transport direction of the material web, with two gas outlet slots preferably being provided, between which the gas outlet surface extends.
  • the adjustment means comprises an adjustment device in each gas outlet body, with the adjustment device preferably having one or more adjustable flaps and/or plates for changing the amount of gas that exits through the gas outlet surface and/or the gas outlet slot(s) of the respective gas outlet body per unit of time .
  • the first partial flow in the specified operating mode, in which both a laminar and a turbulent partial flow is generated, has a flow velocity averaged over the gas outlet surface with a value of 8 m/s or less, in particular with a value between 0.5 m/s and 5 m/s. These are typical velocity values for a laminar flow outlet.
  • the flow rate of the first partial flow is at the exit essentially constant over the gas outlet surface of the respective gas outlet body in the direction perpendicular to the transport direction.
  • the constant flow rate of the first partial flow preferably occurs at a constant gas flow temperature.
  • the dimensions of a respective gas outlet body can be selected differently depending on the design.
  • the width of the gas outlet surface of a respective gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet surface, perpendicularly to its length preferably has one or more values between 30 mm and 150 mm, in particular between 70 mm and 100 mm , on.
  • the width of a respective gas outlet slot of a respective gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet slot, perpendicularly to its longitudinal extension has one or more values between 1 mm and 20 mm, in particular between 2 mm and 5 mm, on.
  • the width of the gas outlet surface of a respective gas outlet body which extends in the transport direction of the material web and/or in the case of an elongate gas outlet surface extending perpendicularly to its longitudinal extent, is constant over the length of the gas outlet surface, which runs perpendicular to its width, and is, for example, 90 mm.
  • the width of a respective gas outlet slot of a corresponding gas outlet body which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet slot, perpendicularly to its longitudinal extension, is constant over the length of the respective gas outlet slot, which runs perpendicularly to its width.
  • the distance between the same reference points of each pair of adjacent gas outlet bodies is between 100 mm and 1000 mm, in particular between 250 mm and 500 mm, and particularly preferably 350 mm. A particularly good heat transfer can be achieved with these values.
  • a respective intermediate space is delimited by a gas-permeable material layer at its end remote from the material web. This material layer can be a porous body, a fabric layer, a mesh and the like.
  • the invention relates to a method for applying a gas stream to a material web, in particular a drying gas stream, for drying the material web, the application being carried out by means of the device according to the invention or one or more preferred variants of the device according to the invention.
  • the material web is transported by means of the transport device of the device according to the invention along a transport direction, during which transport the Flow device of the device according to the invention the or the gas outlet bodies each supplies a gas flow and directed over the or the gas outlet body on the surface of the material web to cause a heat exchange between the gas flow and the material web.
  • a first partial flow of the supplied gas flow exits via the gas outlet surface of a respective gas outlet body. Furthermore, a second partial flow of the supplied gas flow exits via the gas outlet slot(s) of a respective gas outlet body.
  • the flow device generates a laminar flow as the first partial flow when it emerges from the gas outlet surface and a turbulent flow as the second partial flow when it emerges from the gas outlet slot or slots.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the drying module shown schematically in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a cut perspective detailed view of a gas outlet body of the device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a diagram showing the course of the heat transfer coefficient along a gas outlet body for the operation of an embodiment of the device according to the invention with different operating parameters
  • FIG. 6 shows a diagram showing the dependency of the average heat transfer coefficient or the variance of the heat transfer coefficient for a gas outlet body on the proportion of laminar flow flowing through the gas outlet body.
  • the device is used in particular for drying a fluid film on a substrate.
  • the device can be used to dry paint or adhesive on a substrate in the form of a film, such as a plastic film.
  • a fluid film can also be dried on a paper substrate.
  • the fluid film can also be a solvent with a solid dissolved in it. With the solid it can be, for example, graphite or polymeric material.
  • the solvent can be, for example, water, acetone, ethanol and the like.
  • the drying device of FIG. 1 comprises a flow device 1 with a drying module 8.
  • a material web 5 is transported under the drying module 8, which directs an air flow onto the material web for drying it.
  • the material web is transported in the transport direction W via a suitable transport device.
  • This transport device is indicated by two rollers 6 in FIG.
  • the width of the material web in the direction perpendicular to the plane of the page in FIG. 1 can be selected differently and is usually in the range of approximately 0.1 m to 3 m.
  • the drying module 8 is arranged above the material web 5 and contains a large number of gas outlet bodies 2 which are arranged next to one another in the transport direction W. Intermediate spaces 7 are located between adjacent gas outlet bodies. Only three gas outlet bodies are shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • the drying module often includes a larger number of gas outlet bodies 2.
  • the gas outlet bodies have an elongated shape, the longitudinal direction of which extends perpendicularly to the transport direction W over the entire width of the material web 5.
  • the partial flows emerging from the underside 3 of the respective gas outlet body 2 are directed onto the upper side of the material web 5 and bring about a heat transfer which is characterized by the heat transfer coefficient a, which varies along the transport direction W.
  • the air flow is discharged via the respective gaps 7, which are delimited at the top by an air-permeable layer, which is a grid 4 in the embodiment described here.
  • a layer of porous material, a textile fabric layer, a perforated metal sheet and the like can also be used as the air-permeable layer.
  • a blower 10 is used to generate the air flow, which is connected to a peripheral line 11, which is indicated schematically as a rectangle in FIG.
  • the blower 10 sucks in air from the environment through an air supply line 12, as indicated by the arrow PI.
  • This air is guided counterclockwise in line 11 through a heater 9 and is heated there, for example to a temperature of 50° C. or more.
  • the heated air is then fed to the drying module 8 .
  • There the air enters the individual gas outlet bodies 2 as a corresponding air flow. After passing through the corresponding gas outlet body, a laminar partial flow occurs on its underside 3 as well as a turbulent partial flow divided into two gas outlet slots (see Fig.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the drying module 8 from FIG. 1.
  • four gas outlet bodies 2 with corresponding undersides 3 are now shown by way of example.
  • a further optional drying module 8 can be seen from FIG. 2, which is arranged on the underside of the material web 5 and comprises further gas outlet bodies 2, which also enable heat to be introduced into the web. All the gas outlet bodies in FIG.
  • the distance between adjacent gas outlet bodies is denoted by a in FIG. This distance is measured between the same reference points of the adjacent gas outlet bodies, the centers of the gas outlet bodies being chosen as reference points in FIG.
  • the distance a is also referred to as the pitch.
  • the width of a respective gas outlet body 2 in the transport direction W is denoted by b in FIG.
  • the reference character c specifies the distance between the underside 3 of the respective gas outlet body 2 and the opposite surface of the material web 5, and the distance d designates the width of the respective gaps 7 in the transport direction W.
  • FIG. 3 shows a perspective sectional detail view of a corresponding gas outlet body 2 from FIG. 1 or FIG. 2.
  • the transport direction of the material web is again indicated by a corresponding arrow W in FIG.
  • a body or a plate 16 made of porous material is provided on the underside of the gas outlet body 2, through which laminar flow emerges.
  • the underside 17 of the porous plate represents a gas outlet surface within the meaning of the patent claims.
  • To the left and right of the gas outlet surface 17 are two gas outlet slots or gas outlet openings 18, which each have a significantly smaller surface area than the gas outlet surface 17 and take on the function of impact jet nozzles.
  • the gas outlet surface has a width bl of 90 mm in the transport direction W, whereas the gas outlet slots 18 are only 2 mm wide in the transport direction.
  • the widths b1 and b2 are indicated in FIG. 4 with the corresponding reference numbers. The stated values for the widths b1 and b2 are only examples.
  • a turbulent partial flow exits via the two gas outlet slots 18, which enables faster drying of the material web lying underneath.
  • a uniform heat transfer to the material web is still achieved while avoiding the formation of cracks. This cracking often occurs when using pure impact jet nozzles.
  • the gas outlet body 2 contains an elongated box 19 which is open at the bottom and has an upper side 19a, on which an opening 19b is provided for supplying the corresponding air flow.
  • Two contoured side walls 19c adjoin the top. The contour at the lower end of these side walls forms an undercut, which is adapted to a corresponding contour of the porous body 16, so that the body is held between the two side walls 19c via a form fit.
  • the respective side walls 19c further comprise an inclined portion in which a plurality of slots 20 are formed, only some of which are indicated by this reference number for the sake of clarity.
  • adjacent each side wall 19c is a respective outer wall 21 secured to the top of each side wall and covering the slots 20. As shown in FIG. The lower end of each outer wall 21 has a bevel which, together with the opposite edge of the adjacent side wall 19c, forms the respective gas outlet slot 18.
  • a central vertical wall 22 which divides the interior of the box into two chambers or channels Kl and Kl'.
  • two further chambers or channels K2 and K2' are formed by the pairs of outer wall 21 and opposite side wall 19c.
  • respective rotatable flaps 25 which can be rotated about a horizontal axis via an actuator, not shown, to thereby increase the proportion of air flow that is guided through the slots 20, provided that the slots are opened via a plate 23.
  • a corresponding plate is provided adjacent the slots 20 on the outside of each side wall 19c.
  • the plate 23 has corresponding slits which correlate with the slits 20, it being possible for the plate and thereby its slits to be displaced in the horizontal direction relative to the slits 20 by means of a sliding mechanism 24 which is only indicated schematically.
  • An actuator not shown, is also provided for this sliding mechanism.
  • the plate 23 can be moved between a first position and a second position via the sliding mechanism and the actuator system. In the first position, the slits of the plate coincide with the slits 20, whereby an air inlet into the ducts K2 and K2' is obtained.
  • the amount of air admitted can be varied via the flaps 25, the smaller the angle of the flaps relative to the horizontal, the more air is admitted.
  • the flaps 25 are in the horizontal plane, air flow is only conducted via the channels K2 and K2'.
  • the gas outlet body has the function of two impact jet nozzles, without a laminar flow also emerging downward via the porous body 16 .
  • the slots 20 are covered by the plate.
  • the air exits exclusively via the porous body 16 as a laminar flow.
  • the flaps 25 are rotated so that they are in the vertical plane.
  • the plate for influencing the flow can also be arranged in further positions in which the slots 20 are only partially covered.
  • FIGS. 3 and 4 An operating mode is shown in FIGS. 3 and 4 in which both a laminar partial flow and a turbulent partial flow emerge from the gas outlet body 2 .
  • the slots 20 are open and the flaps 25 are in an inclined position.
  • part of the air flow supplied via the opening 19b flows through the slots 20 into the channels K2 and K2' and then exits from the gas outlet slots 18.
  • the remaining air flow flows down through the channels Kl and Kl′ and exits via the porous body 16 .
  • the air flow supplied to the gas outlet body 2 has a speed such that from the Gas outlet surface 17 laminar air flow emerges, whereas at the gas outlet slots 18 turbulent air flow occurs.
  • FIG. 4 again shows a sectional view of the course of the air flow through the gas outlet body 2 of FIG Kl and Kl' are fed to the porous body 16 and thus to the gas outlet surface 17 .
  • a second partial flow of the air supplied via the opening 19b is guided via the slots 20 (shown in FIG. 3) into the channels K2 and K2'.
  • This second partial flow which is indicated by corresponding arrows T2 is narrowed by the gas outlet slots 18 so that its flow rate at the gas outlet slots is significantly higher than that of the first partial flow TI when it exits the gas outlet surface 17.
  • the higher flow speed leads to turbulence, so that turbulent flow occurs at the gas outlet slots 18 . Due to the bevels on the gas outlet slots 18, this turbulent flow is directed towards the laminar flow below the porous body 16.
  • FIGS. 5 and 6 show a diagram of the heat transfer coefficient a between the exiting air stream and material web as a function of the Position x along a gas outlet body in the transport direction W reproduces.
  • the position of 0 cm corresponds to the center of the corresponding gas outlet body in relation to the transport direction W.
  • Q is the amount of heat transferred between the media
  • a is the heat transfer coefficient
  • A is the considered contact area
  • Ti and T2 are the temperatures of the media involved
  • At is the considered time interval.
  • the diagram in FIG. 5 relates to a gas outlet body whose gas outlet surface 17 has a width b1 of 9 cm.
  • the distance between the side of the gas outlet body through which the first and second partial flows emerge and the opposite surface of the material web is 5 mm.
  • the undercuts adjoining both sides of the gas outlet surface are 5 mm wide and the gas outlet slots 18 have a width b2 of 2 mm.
  • the lines shown in FIG. 5 represent different settings for the proportions of laminar and turbulent flow.
  • the line LI 00 shows a setting in which 100% only laminar flow (ie only flow over the gas outlet surface 17) emerges from the gas outlet body.
  • line L75 shows an operation in which 75% of the gas flow exiting the gas outlet body is laminar and the remaining proportion (ie the proportion exiting via the gas outlet slots) is turbulent.
  • line L62 shows the case of 62% laminar flow fraction (ie 38% turbulent flow) and line L25 the case of 25% laminar flow fraction (ie 75% turbulent flow).
  • a significantly higher heat transfer coefficient a is achieved than for the case of purely laminar flow (line L100).
  • the peaks of the heat transfer coefficients for the lines L25, L62 and L75 are 5.4 cm left and right of the center of the gas outlet body due to the generation of the turbulent flow.
  • FIG. 6 shows another diagram that shows the average or mean heat transfer coefficient a av and the variance a va r of the heat transfer coefficient as a function of the percentage P of laminar partial flow (ie flow flowing through the gas outlet surface 17).
  • the heat transfer coefficient is averaged over the total area of gas outlet surface 17 and gas outlet slots 18.
  • the line L relates to the left ordinate of the diagram and represents the average heat transfer coefficient a av
  • the line L' relates to the right ordinate of the diagram and represents the variance a var of the heat transfer coefficient.
  • the average heat transfer coefficient decreases with a corresponding increase in the laminar partial flow.
  • the variance in the heat transfer coefficient becomes smaller because less turbulent flow occurs.
  • there is an increase in the heat transfer coefficient but with a higher variance due to the larger fraction of turbulent flow.
  • the flow speed for the laminar flow is in a range between 0.5 m/s and 4 m/s, whereas the turbulent flow has speeds between 18 m/s and 72 m/s.
  • gas outlet bodies are used for the first time in a device for drying a material web, which combines a laminar air outlet with a turbulent air outlet in the manner of impact jet nozzles.
  • a very good heat transfer can be achieved without damaging the web of material to be dried.
  • the embodiment described here allows the proportions of laminar and turbulent flow to be adjusted.
  • the device can be adapted to the properties of the web of material to be dried.
  • a higher proportion of turbulent flow is used for material webs whose coatings are insensitive to the formation of defects and cracks.
  • the proportion of laminar flow is increased for material webs with more sensitive coatings, thereby preventing defect formation and, among other things to avoid cracking.
  • An air flow optimized for the corresponding material web can thus be achieved for drying it.

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Abstract

The invention relates to an apparatus for applying a gas stream to a material web (5), in particular for applying a drying-gas stream for drying the material web (5), comprising a transporting device (6), which is configured for transporting the material web (5) along a transporting direction (W), and also comprising a flow device (1), which is configured for feeding a gas flow respectively to one or more gas-outlet bodies (2) during the transport of the material web (5) and for directing them by way of the gas-outlet body or bodies (2) onto a surface of the material web (5) in order to bring about a heat exchange between the gas flow and the material web (5). A respective gas-outlet body (2) has a gas-outlet area (17), which is designed as a surface and is intended for the outlet of a first partial stream (T1) of the fed gas flow, and one or more gas-outlet slits (18), which is/are intended for the outlet of a second partial stream (T2) of the fed gas flow. The flow device (1) is designed in such a way that, in a predetermined operating mode, it produces a laminar flow as a first partial stream (T1) when it leaves the gas-outlet area (17) and it produces a turbulent flow as a second partial stream (T2) when it leaves the gas-outlet slit or slits (18).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom Device and method for applying a gas flow to a material web
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom, insbesondere mit einem Trocknungsgasstrom zum Trocknen der Materialbahn. The invention relates to a device and a method for applying a gas flow to a material web, in particular a drying gas flow, for drying the material web.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Materialbahnen mittels sog. Prall strahl düsen zu trocknen. Dabei wird ein heißer Luftstrahl aus kleinen Schlitzen, die eine Breite von wenigen Millimetern aufweisen, mit hoher Austrittsgeschwindigkeit auf eine zu trocknende Materialbahn gerichtet, die in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert wird. Die Prallstrahldüsen erzeugen eine turbulente Strömung, mit der sich sehr hohe Trocknungsraten mit guten Wärmeübergängen zwischen Luftstrahl und Materialbahn erreichen lassen. Aufgrund der hohen Austrittsgeschwindigkeit der Strömung aus den schlitzförmigen Düsen kommt es jedoch zu unerwünschten lokalen Wärmeeintragungsspitzen, welche zu Beschädigungen der Materialbahn aufgrund von Defektbildung und unter anderem Rissbildung auf deren Außenschicht führen können. Darüber hinaus kann durch die hohe Austritsgeschwindigkeit auch ein Verblasen des zu trocknenden fluiden Mediums der Materialbahn verursacht werden. It is known from the prior art to dry webs of material by means of so-called impact jet nozzles. A jet of hot air from small slits, which are a few millimeters wide, is directed at high exit speed onto a material web to be dried, which is transported in a predetermined transport direction. The impact jet nozzles generate a turbulent flow, with which very high drying rates with good heat transfer between the air jet and the material web can be achieved. Due to the high exit speed of the flow from the slit-shaped nozzles, however, there are undesirable local heat input peaks, which can lead to damage to the material web due to the formation of defects and, among other things, the formation of cracks on its outer layer. In addition, the high exit speed can also cause the fluid medium of the web of material to be dried to blow out.
Die Druckschrift DE 10 2018 219 289 B3 zeigt eine Vorrichtung zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem laminaren Gasstrom unter Verwendung einer Vielzahl von Gasaustrittskörpern, die in Transportrichtung der Materialbahn nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen zwei benachbarten Gasaustritskörper ein Zwischenraum ausgebildet ist. Der Aufbau der Vorrichtung ist derart gewählt, dass an dem Übergang eines jeweiligen Gasaustrittskörpers zu jedem daran angrenzenden Zwischenraum der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Gasstrom und Materialbahn zunimmt. Mit dieser Vorrichtung kann ein verbesserter Wärmeübertrag zwischen Gas ström und Materialbahn erreicht werden. The publication DE 10 2018 219 289 B3 shows a device for applying a laminar gas flow to a material web using a large number of gas outlet bodies which are arranged next to one another in the transport direction of the material web, with a gap being formed between two adjacent gas outlet bodies. The structure of the device is selected in such a way that the heat transfer coefficient between the gas flow and the material web increases at the transition from a respective gas outlet body to each adjacent space. With this device, an improved heat transfer between the gas flow and the material web can be achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom zu schaffen, mit denen ein guter Wärmeaustausch zwischen Gasstrom und Materialbahn erreicht wird und gleichzeitig Beschädigungen und Defektbildung an der Materialbahn vermieden werden. The object of the invention is to create a device and a method for applying a gas flow to a material web, with which a good heat exchange between gas flow and material web is achieved and at the same time damage and defect formation on the material web are avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. das Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by the device according to patent claim 1 and the method according to patent claim 14 . Further developments of the invention are defined in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom, vorzugsweise mit einem Luftstrom. Insbesondere wird die Vorrichtung zum Trocknen der Materialbahn mit einem Trocknungsgasstrom genutzt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gasstrom um einen warmen Gasstrom, dessen Temperatur höher als die Temperatur der Materialbahn ist. Insbesondere liegt die Temperatur des Gasstroms oberhalb von Zimmertemperatur, vorzugsweise bei 50 °C oder höher. Einige Anwendungen erfordern eine Temperatur des Gasstromes von in etwa Zimmertemperatur. Gegebenenfalls kann der Gasstrom auch lediglich zur Erwärmung der Materialbahn genutzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Transporteinrichtung, die dazu konfiguriert ist, die Materialbahn entlang einer Transportrichtung zu transportieren, wobei die Transportgeschwindigkeit vorzugsweise zwischen 0,5 m/min bis 1600 m/min liegt. Zum Beispiel kann die Bewegung über ein Förderband mit entsprechenden Walzen erfolgen. The device according to the invention is used to apply a gas flow, preferably an air flow, to a material web. In particular, the device is used to dry the material web with a drying gas stream. The gas flow is preferably a warm gas flow whose temperature is higher than the temperature of the material web. In particular, the temperature of the gas stream is above room temperature, preferably 50° C. or higher. Some applications require a gas stream temperature of about room temperature. If necessary, the gas flow can also be used only for heating the material web. The device according to the invention comprises a transport device which is configured to transport the material web along a transport direction, with the transport speed preferably being between 0.5 m/min and 1600 m/min. For example, the movement can take place via a conveyor belt with appropriate rollers.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Strömungseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, während des Transports der Materialbahn einem oder mehreren Gasaustrittskörpern jeweils eine Gasströmung zuzuführen und über den oder die Gasaustrittskörper auf eine Oberfläche der Materialbahn zu richten, um einen Wärmeaustausch zwischen der Gasströmung und der Materialbahn zu bewirken. Der oder die Gasaustrittskörper stellen dabei einen Teil der Strömungseinrichtung dar. The device also includes a flow device which is configured to supply a gas flow to one or more gas outlet bodies during the transport of the material web and to direct it to a surface of the material web via the gas outlet body or bodies in order to bring about heat exchange between the gas flow and the material web . The gas outlet body or bodies represent part of the flow device.
Ein jeweiliger Gasaustrittskörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine als Oberfläche ausgebildete Gasaustrittsfläche zum Austritt eines ersten Teilstroms der zugeführten Gasströmung und einen oder mehrere Gasaustrittsschlitze zum Austritt eines zweiten Teilstroms der zugeführten Gasströmung. Mit anderen Worten enthält die Gasaustrittfläche festes Material entlang einer entsprechenden Oberfläche, wohingegen ein jeweiliger Gasaustrittsschlitz einen geöffneten Bereich darstellt, an dem sich kein Material befindet. Die Gasaustrittsfläche kann z.B. die Fläche eines porösen Körpers, eine Textilgewebeschicht, ein Lochblech und dergleichen umfassen, wie weiter unten noch erläutert wird. A respective gas outlet body of the device according to the invention comprises a gas outlet surface designed as a surface for the outlet of a first partial flow of the supplied gas flow and one or more gas outlet slots for the discharge of a second partial flow of the supplied gas flow. In other words, the gas exit surface contains solid material along a corresponding surface, whereas a respective gas exit slot presents an open area where there is no material. The gas exit surface can, for example, comprise the surface of a porous body, a textile fabric layer, a perforated plate and the like, as will be explained further below.
Die Strömungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie in einem vorgegebenen Betriebsmodus als ersten Teilstrom bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche eine laminare Strömung und als zweiten Teilstrom bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen eine turbulente Strömung erzeugt. Im Gegensatz zu einer turbulenten Strömung enthält eine laminare Strömung keine Turbulenzen oder Verwirbelungen. Laminare Strömung in dem Gasaustrittskörper findet meistens bei Gasströmungsgeschwindkeiten < 8 m/s bei Austritt aus dem Gasaustrittskörper statt, wohingegen turbulente Strömung meistens bei Gasströmungs- geschwindkeiten > 8 m/s bei Austritt aus dem Gasaustrittskörper stattfindet. The flow device of the device according to the invention is designed such that in a predetermined operating mode it generates a laminar flow as the first partial flow when it exits the gas outlet surface and a turbulent flow as the second partial flow when it exits from the gas outlet slot or slots. In contrast to a turbulent flow, a laminar flow contains no turbulence or turbulence. Laminar flow in the gas outlet body occurs mostly at gas flow velocities <8 m/s when exiting the gas outlet body, whereas turbulent flow occurs mostly at gas flow velocities > 8 m/s when exiting the gas outlet body.
Zur Erzeugung der turbulenten Strömung hat ein jeweiliger Gasaustrittsschlitz vorzugsweise eine Öffnungsfläche zum Gasaustritt, die kleiner als die Gasaustrittsfläche zum Austritt der laminaren Strömung ist. Vorzugsweise liegt die Größe der Öffnungsfläche eines jeweiligen Gasaustrittschlitzes bei 50 % oder weniger und besonders bevorzugt bei 10 % oder weniger der Größe der Gasaustrittsfläche zum Austritt der laminaren Strömung. To generate the turbulent flow, a respective gas outlet slot preferably has an opening area for the gas outlet that is smaller than the gas outlet area for the outlet of the laminar flow. The size of the opening area of a respective gas outlet slot is preferably 50% or less and particularly preferably 10% or less of the size of the gas outlet area for the exit of the laminar flow.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Behandlung und insbesondere die Trocknung einer Materialbahn mittels einer Kombination aus laminarer und turbulenter Gasströmung. Mit anderen Worten wird eine Gasaustrittsfläche für laminare Strömung mit einem oder mehreren Gasaustrittsschlitzen für turbulente Strömung nach Art von Prallstrahldüsen in einem Gasaustrittskörper kombiniert. Auf diese Weise können die Vorteile einer laminaren Strömung (gleichmäßige Trocknung ohne Defektbildung und unter anderem Rissbildung) mit den Vorteilen einer turbulenten Strömung (hoher Wärmeübertrag) vereint werden. The device according to the invention enables the treatment and in particular the drying of a material web by means of a combination of laminar and turbulent gas flow. In other words, a gas outlet surface for laminar flow is combined with one or more gas outlet slots for turbulent flow in the manner of impingement jet nozzles in a gas outlet body. In this way, the advantages of a laminar flow (uniform drying without the formation of defects and, among other things, the formation of cracks) can be combined with the advantages of a turbulent flow (high heat transfer).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein jeweiliger Gasaustrittskörper derart ausgestaltet, dass der erste Teilstrom im Wesentlichen senkrecht auf die Materialbahn gerichtet ist und/oder der zweite Teilstrom schräg auf den ersten Teilstrom gerichtet ist. Hierdurch wird eine effiziente Mischung beider Teilströme erreicht, um einen hohen und gleichmäßigen Wärmeübertrag zur Materialbahn zu gewährleisten. In a preferred embodiment of the device according to the invention, a respective gas outlet body is designed in such a way that the first partial flow is directed essentially perpendicularly onto the material web and/or the second partial flow is directed obliquely onto the first partial flow. This achieves an efficient mixing of both partial flows in order to ensure a high and even heat transfer to the material web.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein jeweiliger Gasaustrittskörper ein länglicher Körper mit einer länglichen Gasaustrittsfläche und einem oder mehreren länglichen Gasaustrittsschlitzen, wobei die Längserstreckung des oder der Gasaustrittsschlitze parallel zur Längserstreckung der Gasaustrittsfläche verläuft. Vorzugsweise verläuft die Längserstreckung der Gasaustrittsfläche quer zu der Transportrichtung der Materialbahn. Vorzugsweise ist die Länge des oder der Gasaustrittsschlitze in der Längserstreckung genauso groß wie die Länge der Gasaustrittsflä- che. Darüber hinaus ist diese Länge vorzugsweise derart gewählt, dass sich der bzw. die Gasaustrittsschlitze und die Gasaustrittsfläche jeweils über mindestens die gesamte Breite der Materialbahn, d.h. deren Erstreckungsrichtung senkrecht zur Transportrichtung, erstrecken In a further preferred embodiment, a respective gas outlet body is an elongated body with an elongated gas outlet surface and one or more elongated gas outlet slots, the longitudinal extension of the gas outlet slot or slots running parallel to the longitudinal extension of the gas outlet surface. The longitudinal extent of the gas outlet surface preferably runs transversely to the Transport direction of the material web. The length of the gas outlet slot or slots in the longitudinal extension is preferably exactly the same as the length of the gas outlet surface. In addition, this length is preferably selected in such a way that the gas outlet slot(s) and the gas outlet surface each extend over at least the entire width of the material web, ie its direction of extension perpendicular to the transport direction
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Strömungseinrichtung derart ausgestaltet, dass jeder Gasaustrittskörper ein länglicher Körper ist und jedem Gasaustrittskörper eine Gasströmung mit einem Volumenstrom zwischen 150 und 2500 m3 pro Stunde und pro Meter an Ausdehnung in der Längserstreckung des Gasaustrittskörpers zugeführt wird. In a further preferred embodiment, the flow device is designed in such a way that each gas outlet body is an elongate body and each gas outlet body is supplied with a gas flow with a volume flow rate of between 150 and 2500 m 3 per hour and per meter of expansion in the longitudinal extension of the gas outlet body.
In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einem jeweiligen Gasaustrittskörper zumindest ein Gasaustrittsschlitz benachbart, vorzugsweise benachbart in Transportrichtung der Materialbahn, zu der Gasaustrittsfläche angeordnet, wobei vorzugsweise zwei Gasaustrittsschlitze vorgesehen sind, zwischen denen sich die Gasaustrittsfläche erstreckt. Diese Variante ermöglicht es, mittels eines einfachen konstruktiven Aufbaus eine Gasaustrittsfläche für laminare Strömung mit zumindest einem Gasaustrittsschlitz für turbulente Strömung zu kombinieren. In a further variant of the device according to the invention, at least one gas outlet slot is arranged adjacent to the gas outlet surface in a respective gas outlet body, preferably adjacent in the transport direction of the material web, with two gas outlet slots preferably being provided, between which the gas outlet surface extends. This variant makes it possible to combine a gas outlet surface for laminar flow with at least one gas outlet slot for turbulent flow by means of a simple structural design.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Strömungseinrichtung ein Einstellmittel zur Veränderung der Aufteilung der einem jeweiligen Gasaustrittskörper zugeführten Gasströmung in den ersten Teil ström und den zweiten Teilstrom. Die Veränderung dieser Aufteilung führt in der Regel auch zu einer Veränderung der Strömungsgeschwindigkeiten der Teil ströme. Je höher der Anteil des entsprechenden Teilstroms ist, desto größer ist in der Regel auch seine Strömungsgeschwindigkeit. Mit dieser Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Strömungsverhalten der jeweiligen Gasaustrittskörper sehr gut an Eigenschaften der zu behandelnden Materialbahn angepasst werden. Sollen beispielsweise empfindliche Beschichtungen auf der Materialbahn getrocknet werden, wird ein größerer Anteil an laminarer Strömung zur Trocknung genutzt, um Beschädigungen und insbesondere Rissbildung zu vermeiden. Demgegenüber kann im Falle, dass eine unempfindliche Schicht auf der Materialbahn getrocknet werden soll, der Anteil an turbulenter Strömung heraufgesetzt werden, was höhere Wärmeübertragungskoeffizienten und somit eine schnellere Trocknung ermöglicht. In a further, particularly preferred embodiment, the flow device comprises an adjustment means for changing the division of the gas flow supplied to a respective gas outlet body into the first partial flow and the second partial flow. Changing this division usually also leads to a change in the flow velocities of the partial flows. The higher the proportion of the corresponding partial flow, the greater its flow velocity, as a rule. With this variant of the device according to the invention, the flow behavior of the respective gas outlet bodies can be adapted very well to the properties of the material web to be treated. If, for example, sensitive coatings are to be dried on the material web, a larger proportion of laminar flow for drying in order to avoid damage and, in particular, the formation of cracks. On the other hand, if an insensitive layer on the material web is to be dried, the proportion of turbulent flow can be increased, which enables higher heat transfer coefficients and thus faster drying.
In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform ist das Einstellmittel derart ausgestaltet, dass es im Betrieb der Strömungseinrichtung für einen jeweiligen Gasaustrittskörper ausschließlich den ersten Teilstrom und/oder ausschließlich den zweiten Teilstrom erzeugen kann. Wird ausschließlich der erste Teilstrom erzeugt, gibt es keinen zweiten Teilstrom, d.h. es wird nur laminare Strömung auf die Oberfläche der Materialbahn gerichtet. Wird ausschließlich der zweite Teilstrom erzeugt, gibt es keinen ersten Teilstrom, d.h. es wird ausschließlich turbulente Strömung auf die Oberfläche der Materialbahn gerichtet. Mit dieser Ausführungsform können neben dem vorgegebenen Betriebsmodus, in dem sowohl laminare als auch turbulente Strömung erzeugt wird, auch Betriebsmodi realisiert werden, die nur laminare Strömung bzw. nur turbulente Strömung generieren. In a preferred variant of the embodiment just described, the adjustment means is designed in such a way that during operation of the flow device it can generate only the first partial flow and/or only the second partial flow for a respective gas outlet body. If only the first partial flow is generated, there is no second partial flow, i.e. only laminar flow is directed onto the surface of the material web. If only the second partial flow is generated, there is no first partial flow, i.e. only turbulent flow is directed onto the surface of the material web. With this embodiment, in addition to the specified operating mode in which both laminar and turbulent flow is generated, operating modes can also be implemented which only generate laminar flow or only turbulent flow.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Einstellmittel eine Einstelleinrichtung in jedem Gasaustrittskörper, wobei die Einstelleinrichtung vorzugsweise eine oder mehrere verstellbare Klappen und/oder Platten zur Veränderung der Gasmenge aufweist, die pro Zeiteinheit durch die Gasaustrittsfläche und/oder den oder die Gasaustrittsschlitze des jeweiligen Gasaustrittskörpers austritt. In a further preferred embodiment, the adjustment means comprises an adjustment device in each gas outlet body, with the adjustment device preferably having one or more adjustable flaps and/or plates for changing the amount of gas that exits through the gas outlet surface and/or the gas outlet slot(s) of the respective gas outlet body per unit of time .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat in dem vorgegebenen Betriebsmodus, in dem sowohl ein laminarer als auch ein turbulenter Teilstrom erzeugt wird, der erste Teilstrom bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche eine über die Gasaustrittsflä- che gemittelte Strömungsgeschwindigkeit mit einem Wert von 8 m/s oder weniger, insbesondere mit einem Wert zwischen 0,5 m/s und 5 m/s. Dies sind typische Geschwindigkeitswerte für einen laminaren Strömungsaustritt. In einer weiteren bevorzugten Variante ist die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilstroms bei Austritt über die Gasaustrittsfläche des jeweiligen Gasaustrittskörpers in Richtung senkrecht zur Transportrichtung im Wesentlichen konstant. Die konstante Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilstroms tritt vorzugsweise bei konstanter Gasstromtemperatur auf. In a further preferred embodiment, in the specified operating mode, in which both a laminar and a turbulent partial flow is generated, the first partial flow, when it exits the gas outlet surface, has a flow velocity averaged over the gas outlet surface with a value of 8 m/s or less, in particular with a value between 0.5 m/s and 5 m/s. These are typical velocity values for a laminar flow outlet. In a further preferred variant, the flow rate of the first partial flow is at the exit essentially constant over the gas outlet surface of the respective gas outlet body in the direction perpendicular to the transport direction. The constant flow rate of the first partial flow preferably occurs at a constant gas flow temperature.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat in dem vorgegebenen Betriebsmodus der zweite Teilstrom bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen eine über die Öffnungsfläche des oder der Gasaustrittsschlitze gemittelte Strömungsgeschwindigkeit mit einem Wert von über 8 m/s, wobei dieser Wert vorzugsweise 80 m/s nicht überschreitet. Die genannten Werte sind typische Geschwindigkeitswerte für einen turbulenten Strömungsaustritt. In a further preferred embodiment, in the specified operating mode, the second partial flow has a flow velocity averaged over the opening area of the gas outlet slot or slots when it exits the gas outlet slot or slots with a value of more than 8 m/s, this value preferably not being 80 m/s exceeds. The values given are typical velocity values for a turbulent flow outlet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet in dem vorgegebenen Betriebsmodus mindestens 12 % und vorzugsweise mindestens 15 % der einem jeweiligen Gasaustrittskörper zugeführten Gasströmung den zweiten Teilstrom. In der Regel liegt dann eine Kombination aus einem laminaren ersten Teilstrom und einem turbulenten zweiten Teil ström vor. In a further preferred embodiment, at least 12% and preferably at least 15% of the gas flow supplied to a respective gas outlet body forms the second partial flow in the predetermined operating mode. In general, there is then a combination of a laminar first partial flow and a turbulent second partial flow.
Die Abmessungen eines jeweiligen Gasaustrittskörpers können je nach Ausgestaltung unterschiedlich gewählt werden. Vorzugsweise nimmt die Breite der Gasaustrittsflä- che eines jeweiligen Gasaustrittskörpers, die sich in Transportrichtung der Materialbahn und/oder im Falle einer länglichen Gasaustrittsfläche senkrecht zu deren Längserstreckung erstreckt, einen oder mehrere Werte zwischen 30 mm und 150 mm, insbesondere zwischen 70 mm und 100 mm, an. Alternativ oder zusätzlich nimmt die Breite eines jeweiligen Gasaustrittsschlitzes eines jeweiligen Gasaustrittskörpers, die sich in Transportrichtung der Materialbahn und/oder im Falle eines länglichen Gasaustrittsschlitzes senkrecht zu dessen Längserstreckung erstreckt, einen oder mehrere Werte zwischen 1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm, an. The dimensions of a respective gas outlet body can be selected differently depending on the design. The width of the gas outlet surface of a respective gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet surface, perpendicularly to its length, preferably has one or more values between 30 mm and 150 mm, in particular between 70 mm and 100 mm , on. Alternatively or additionally, the width of a respective gas outlet slot of a respective gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet slot, perpendicularly to its longitudinal extension, has one or more values between 1 mm and 20 mm, in particular between 2 mm and 5 mm, on.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Breite der Gasaustrittsfläche eines jeweiligen Gasaustrittskörpers, die sich in Transportrichtung der Materialbahn und/oder im Falle einer länglichen Gasaustrittsfläche senkrecht zu deren Längserstre- ckung erstreckt, über die Länge der Gasaustrittsfläche, die senkrecht zu deren Breite verläuft, konstant und liegt beispielsweise bei 90 mm. Vorzugsweise ist auch die Breite eines jeweiligen Gasaustrittsschlitzes eines entsprechenden Gasaustrittskörpers, die sich in Transportrichtung der Materialbahn und/oder im Falle eines länglichen Gasaustrittsschlitzes senkrecht zu dessen Längserstreckung erstreckt, über die Länge des jeweiligen Gasaustrittsschlitzes, die senkrecht zu dessen Breite verläuft, konstant. In a further preferred embodiment, the width of the gas outlet surface of a respective gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or in the case of an elongate gas outlet surface extending perpendicularly to its longitudinal extent, is constant over the length of the gas outlet surface, which runs perpendicular to its width, and is, for example, 90 mm. Preferably, the width of a respective gas outlet slot of a corresponding gas outlet body, which extends in the transport direction of the material web and/or, in the case of an elongated gas outlet slot, perpendicularly to its longitudinal extension, is constant over the length of the respective gas outlet slot, which runs perpendicularly to its width.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Gasaustrittskörper in Transportrichtung der Materialbahn nebeneinander angeordnet und zwischen benachbarten Gasaustrittskörpern ist ein Zwischenraum vorgesehen. Durch die Verwendung von mehreren Gasaustrittskörpern kann eine bessere Beaufschlagung der Materialbahn mit dem Gasstrom und somit beispielsweise eine bessere Trocknung erreicht werden. Vorzugsweise wird über die Zwischenräume zwischen benachbarten Gasaustrittskörpern die auf die Oberfläche der Materialbahn gerichtete Gasströmung abgeführt, z.B. in Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Materialbahn oder gegebenenfalls auch entlang der Oberfläche der Materialbahn. In a further, particularly preferred embodiment, a plurality of gas outlet bodies are arranged next to one another in the direction of transport of the material web and an intermediate space is provided between adjacent gas outlet bodies. By using a plurality of gas outlet bodies, better exposure of the material web to the gas flow and thus, for example, better drying can be achieved. The gas flow directed onto the surface of the web of material is preferably discharged via the spaces between adjacent gas outlet bodies, e.g. in the direction perpendicular to the surface of the web of material or possibly also along the surface of the web of material.
Die Breite des oben genannten Zwischenraums, die sich in Transportrichtung der Materialbahn erstreckt, kann unterschiedlich gewählt werden. In einer bevorzugten Variante nimmt die Breite einen oder mehrere Werte zwischen 50 mm und 700 mm, insbesondere zwischen 100 mm und 350 mm, an. In einer bevorzugten Variante ist die Breite eines jeweiligen Zwischenraums, die sich in der Transportrichtung der Materialbahn erstreckt, über die Länge des jeweiligen Zwischenraums in Richtung senkrecht zur Transportrichtung konstant und liegt beispielsweise bei 260 mm. The width of the above-mentioned gap, which extends in the direction of transport of the material web, can be chosen differently. In a preferred variant, the width assumes one or more values between 50 mm and 700 mm, in particular between 100 mm and 350 mm. In a preferred variant, the width of a respective gap, which extends in the transport direction of the material web, is constant over the length of the respective gap in the direction perpendicular to the transport direction and is, for example, 260 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Abstand zwischen den gleichen Bezugspunkten jedes Paars von benachbarten Gasaustrittskörpern zwischen 100 mm und 1000 mm, insbesondere zwischen 250 mm und 500 mm, und besonders bevorzugt bei 350 mm. Mit diesen Werten kann ein besonders guter Wärmeübertrag erreicht werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein jeweiliger Zwischenraum an seinem entfernt zur Materialbahn gelegenen Ende durch eine gasdurchlässige Materialschicht begrenzt. Bei dieser Materi al schicht kann es sich um einen porösen Körper, eine Textilgewebeschicht, ein Gitter und dergleichen handeln. In a further preferred embodiment, the distance between the same reference points of each pair of adjacent gas outlet bodies is between 100 mm and 1000 mm, in particular between 250 mm and 500 mm, and particularly preferably 350 mm. A particularly good heat transfer can be achieved with these values. In a further preferred embodiment, a respective intermediate space is delimited by a gas-permeable material layer at its end remote from the material web. This material layer can be a porous body, a fabric layer, a mesh and the like.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung nimmt der Abstand zwischen der Seite des Gasaustrittskörpers, über welche der erste und zweite Teilstrom austritt, und der gegenüber liegenden Oberfläche der Materialbahn einen oder mehrere Werte zwischen 3 mm und 50 mm an. Vorzugsweise ist dieser Abstand konstant und liegt beispielsweise bei 5 mm. In a further preferred embodiment, the distance between the side of the gas outlet body via which the first and second partial streams emerge and the opposite surface of the material web assumes one or more values between 3 mm and 50 mm. This distance is preferably constant and is, for example, 5 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gasaustrittsfläche eines jeweiligen Gasaustrittskörpers eine Fläche bzw. Oberfläche eines porösen Körpers, z.B. aus Metallschaum, und/oder eine Textilgewebeschicht und/oder ein Lochblech und/oder ein Gitter. Vorzugsweise ist die Gasaustrittsfläche entweder die Fläche eines porösen Körpers oder eine Textilgewebeschicht oder ein Lochblech oder ein Gitter, wobei im Falle, dass mehrere Gasaustrittskörper vorgesehen sind, die einzelnen Gasaustrittskörper unterschiedlich ausgestaltet sein können. Im Falle, dass die Gasaustrittsfläche die Fläche eines porösen Körpers umfasst, liegt die Permeabilität dieses porösen Körpers vorzugsweise zwischen 10'12 m2 bis 10'4 m2 Die Permeabilität ist dabei eine dem Fachmann hinlänglich bekannte Größe zur Beschreibung der Durchlässigkeit eines porösen Mediums. In a further preferred embodiment, the gas outlet area of a respective gas outlet body comprises an area or surface of a porous body, eg made of metal foam, and/or a textile fabric layer and/or a perforated plate and/or a grid. The gas outlet surface is preferably either the surface of a porous body or a textile fabric layer or a perforated plate or a grid, it being possible for the individual gas outlet bodies to be designed differently if several gas outlet bodies are provided. If the gas outlet surface comprises the surface of a porous body, the permeability of this porous body is preferably between 10′12 m 2 to 10′4 m 2 . The permeability is a value well known to those skilled in the art for describing the permeability of a porous medium.
Neben der oben beschriebenen Vorrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom, insbesondere mit einem Trocknungsgasstrom zum Trocknen der Materialbahn, wobei die Beaufschlagung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wird. Die Materialbahn wird mittels der Transporteinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Transportrichtung transportiert, wobei während dieses Transports die Strömungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem oder den Gasaustrittskörpern jeweils eine Gasströmung zuführt und über den oder die Gasaustrittskörper auf die Oberfläche der Materialbahn richtet, um einen Wärmeaustausch zwischen der Gas Strömung und der Materialbahn zu bewirken. In addition to the device described above, the invention relates to a method for applying a gas stream to a material web, in particular a drying gas stream, for drying the material web, the application being carried out by means of the device according to the invention or one or more preferred variants of the device according to the invention. The material web is transported by means of the transport device of the device according to the invention along a transport direction, during which transport the Flow device of the device according to the invention the or the gas outlet bodies each supplies a gas flow and directed over the or the gas outlet body on the surface of the material web to cause a heat exchange between the gas flow and the material web.
Im Rahmen der Beaufschlagung der Materialbahn tritt ein erster Teilstrom der zugeführten Gasströmung über die Gasaustrittsfläche eines jeweiligen Gasaustrittskörpers aus. Ferner tritt ein zweiter Teilstrom der zugeführten Gasströmung über den oder die Gasaustrittsschlitze eines jeweiligen Gasaustrittskörpers aus. Dabei erzeugt die Strömungseinrichtung als ersten Teilstrom bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche eine laminare Strömung und als zweiten Teilstrom bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen eine turbulente Strömung. When the material web is acted upon, a first partial flow of the supplied gas flow exits via the gas outlet surface of a respective gas outlet body. Furthermore, a second partial flow of the supplied gas flow exits via the gas outlet slot(s) of a respective gas outlet body. The flow device generates a laminar flow as the first partial flow when it emerges from the gas outlet surface and a turbulent flow as the second partial flow when it emerges from the gas outlet slot or slots.
Die Erfindung umfasst darüber hinaus einen Gasaustrittskörper zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einer oder mehreren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Gasaustrittskörper hat somit die Merkmale eines jeweiligen Gasaustrittskörpers der erfindungsgemäßen Vorrichtung und kann gegebenenfalls auch Merkmale bevorzugter Varianten dieser Vorrichtung umfassen, sofern diese Merkmale den Gasaustrittskörper betreffen. Der Gasaustrittskörper ist dazu eingerichtet, eine ihm zugeführte Gasströmung auf eine Oberfläche einer Materialbahn zu richten und umfasst hierzu eine als Oberfläche ausgestaltete Gasaustrittsfläche zum Austritt eines ersten Teilstroms der zugeführten Gasströmung als laminare Strömung und einen oder mehrere Gasaustrittsschlitze zum Austritt eines zweiten Teilstroms der zugeführten Gas Strömung als turbulente Strömung. The invention also includes a gas outlet body for use in the device according to the invention or in one or more preferred variants of the device according to the invention. The gas outlet body thus has the features of a respective gas outlet body of the device according to the invention and can optionally also include features of preferred variants of this device, provided these features relate to the gas outlet body. The gas outlet body is set up to direct a gas flow fed to it onto a surface of a material web and for this purpose comprises a gas outlet surface configured as a surface for the exit of a first partial flow of the supplied gas flow as a laminar flow and one or more gas outlet slots for the exit of a second partial flow of the supplied gas flow as turbulent flow.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. An exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfmdungsgemä- ßen Vorrichtung in der Form einer Trocknungsvorrichtung; Show it: 1 shows a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention in the form of a drying device;
Fig. 2 eine Detailansicht des in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Trocknungsmoduls; FIG. 2 shows a detailed view of the drying module shown schematically in FIG. 1;
Fig. 3 eine geschnittene perspektivische Detailansicht eines Gasaustrittskörpers der Vorrichtung aus Fig. 1; FIG. 3 shows a cut perspective detailed view of a gas outlet body of the device from FIG. 1;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Gasaustrittskörpers aus Fig. 3, wobei die durch den Gasaustrittskörper fließenden Teilströme angedeutet sind; FIG. 4 shows a sectional view of the gas outlet body from FIG. 3, with the partial flows flowing through the gas outlet body being indicated; FIG.
Fig. 5 ein Diagramm, welches den Verlauf des Wärmeübertragungskoeffizienten entlang eines Gasaustrittskörpers für den Betrieb einer Ausführungsform der er- findungsgemäßen Vorrichtung mit unterschiedlichen Betriebsparametern zeigt; und 5 shows a diagram showing the course of the heat transfer coefficient along a gas outlet body for the operation of an embodiment of the device according to the invention with different operating parameters; and
Fig. 6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des mittleren Wärmeübertragungskoeffizienten bzw. der Varianz des Wärmeübertragungskoeffizienten für einen Gasaustrittskörper von dem Anteil an durch den Gasaustrittskörper fließender laminarer Strömung zeigt. 6 shows a diagram showing the dependency of the average heat transfer coefficient or the variance of the heat transfer coefficient for a gas outlet body on the proportion of laminar flow flowing through the gas outlet body.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Trocknungsvorrichtung beschrieben, mittels der eine Materialbahn über einen Gasstrom in der Form eines Luftstroms getrocknet wird. Die Vorrichtung kommt insbesondere zur Trocknung eines Fluidfilms auf einem Substrat zum Einsatz. Zum Beispiel kann mit der Vorrichtung Lack oder Klebstoff auf einem Substrat in der Form einer Folie, wie z.B. einer Kunststofffolie, getrocknet werden. Ebenso kann ein Fluidfilm auf einem Substrat aus Papier getrocknet werden. Neben Lack oder Klebstoff kann der Fluidfilm auch ein Lösungsmittel mit darin gelöstem Feststoff sein. Bei dem Feststoff kann es sich beispielsweise um Graphit oder Polymermaterial handeln. Das Lösungsmittel kann z.B. Wasser, Aceton, Ethanol und dergleichen sein. An embodiment of the invention is described below using a drying device, by means of which a material web is dried via a gas stream in the form of an air stream. The device is used in particular for drying a fluid film on a substrate. For example, the device can be used to dry paint or adhesive on a substrate in the form of a film, such as a plastic film. A fluid film can also be dried on a paper substrate. In addition to paint or adhesive, the fluid film can also be a solvent with a solid dissolved in it. With the solid it can be, for example, graphite or polymeric material. The solvent can be, for example, water, acetone, ethanol and the like.
Die Trocknungsvorrichtung der Fig. 1 umfasst eine Strömungseinrichtung 1 mit einem Trocknungsmodul 8. Im Betrieb der Trocknungsvorrichtung wird eine Materialbahn 5 unter dem Trocknungsmodul 8 transportiert, welches einen Luftstrom zur Trocknung der Materialbahn auf diese richtet. Die Materialbahn wird über eine geeignete Transportvorrichtung in die Transportrichtung W transportiert. In Fig. 2 ist diese Transportvorrichtung durch zwei Walzen 6 angedeutet. Die Breite der Materialbahn in Richtung senkrecht zur Blattebene der Fig. 1 kann unterschiedlich gewählt sein und liegt üblicherweise im Bereich von in etwa 0,1 m bis 3 m. The drying device of FIG. 1 comprises a flow device 1 with a drying module 8. During operation of the drying device, a material web 5 is transported under the drying module 8, which directs an air flow onto the material web for drying it. The material web is transported in the transport direction W via a suitable transport device. This transport device is indicated by two rollers 6 in FIG. The width of the material web in the direction perpendicular to the plane of the page in FIG. 1 can be selected differently and is usually in the range of approximately 0.1 m to 3 m.
Das Trocknungsmodul 8 ist oberhalb der Materialbahn 5 angeordnet und beinhaltet eine Vielzahl von Gasaustrittskörpem 2, die in Transportrichtung W nebeneinander angeordnet sind. Zwischen benachbarten Gasaustrittkörpem befinden sich dabei Zwischenräume 7. In Fig. 1 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur drei Gasaustrittskörper gezeigt. Oft beinhaltet das Trocknungsmodul eine größere Anzahl von Gasaustrittskörpern 2. Die Gasaustrittskörper weisen eine längliche Form auf, deren Längsrichtung sich in Richtung senkrecht zur Transportrichtung W über die gesamte Breite der Materialbahn 5 erstreckt. The drying module 8 is arranged above the material web 5 and contains a large number of gas outlet bodies 2 which are arranged next to one another in the transport direction W. Intermediate spaces 7 are located between adjacent gas outlet bodies. Only three gas outlet bodies are shown in FIG. 1 for reasons of clarity. The drying module often includes a larger number of gas outlet bodies 2. The gas outlet bodies have an elongated shape, the longitudinal direction of which extends perpendicularly to the transport direction W over the entire width of the material web 5.
Die Gasaustrittskörper 2 sind wesentliche Komponenten der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung. Diese Körper sind in Fig. 1 und auch in der weiter unten beschriebenen Fig. 2 lediglich schematisch wiedergegeben. Der genaue Aufbau dieser Gasaustrittskörper wird später anhand der Detailansichten der Fig. 3 und Fig. 4 erläutert. Ein jeweiliger Gasaustrittskörper 2 zeichnet sich dadurch aus, dass er auf seiner Unterseite 3 zum einen eine Gasaustrittsfläche 17 (siehe Fig. 3 und Fig. 4) zum Austritt einer laminaren Teilströmung und zum anderen zwei Gasaustrittsschlitze 18 (siehe Fig. 3 und Fig.4) zum Austritt einer turbulenten Teilströmung aufweist. Die Gasaustrittsschlitze sind in Transportrichtung W auf beiden Seiten der Gasaustrittsfläche vorgesehen und erstrecken sich zusammen mit der Gasaustrittsfläche senkrecht zur Transportrichtung W entlang der gesamten Länge des Gasaustrittskörpers 2. Die Gasaustrittsschlitze weisen jeweils eine deutlich geringere Flächenausdehnung als die entsprechende Gasaustrittsfläche auf. The gas outlet bodies 2 are essential components of the embodiment of the invention described here. These bodies are reproduced only schematically in FIG. 1 and also in FIG. 2 described below. The exact structure of these gas outlet bodies will be explained later with reference to the detailed views of FIGS. 3 and 4 . A respective gas outlet body 2 is characterized in that it has on its underside 3 a gas outlet surface 17 (see Fig. 3 and Fig. 4) for the outlet of a laminar partial flow and on the other hand two gas outlet slots 18 (see Fig. 3 and Fig.4 ) for the exit of a turbulent partial flow. The gas outlet slots are provided in the transport direction W on both sides of the gas outlet surface and extend perpendicular to the gas outlet surface together with the Transport direction W along the entire length of the gas outlet body 2. The gas outlet slots each have a significantly smaller surface area than the corresponding gas outlet surface.
Die aus der Unterseite 3 der jeweiligen Gasaustrittskörper 2 austretenden Teil Strömungen werden gemäß Fig. 1 auf die Oberseite der Materialbahn 5 gerichtet und bewirken einen Wärmeübertrag, der durch den Wärmeübertragungskoeffizienten a charakterisiert ist, der entlang der Transportrichtung W variiert. Nach dem Wärmeübertrag wird der Luftstrom über die jeweiligen Zwischenräume 7 abgeführt, die nach oben durch eine luftdurchlässige Schicht begrenzt sind, bei der es sich in der hier beschriebenen Ausführungsform um ein Gitter 4 handelt. Anstatt des Gitters kann als luftdurchlässige Schicht auch eine Schicht aus porösem Material, eine Textilgewebeschicht, ein Lochblech und dergleichen genutzt werden. According to FIG. 1, the partial flows emerging from the underside 3 of the respective gas outlet body 2 are directed onto the upper side of the material web 5 and bring about a heat transfer which is characterized by the heat transfer coefficient a, which varies along the transport direction W. After the heat transfer, the air flow is discharged via the respective gaps 7, which are delimited at the top by an air-permeable layer, which is a grid 4 in the embodiment described here. Instead of the lattice, a layer of porous material, a textile fabric layer, a perforated metal sheet and the like can also be used as the air-permeable layer.
Zur Erzeugung des Luftstroms wird in der Ausführungsform der Fig. 1 ein Gebläse 10 genutzt, das an eine umlaufende Leitung 11 angeschlossen ist, die in Fig. 1 schematisch als Rechteck angedeutet ist. Das Gebläse 10 saugt durch eine Zuluftleitung 12 Luft aus der Umgebung an, wie durch den Pfeil PI angedeutet ist. Diese Luft wird in der Leitung 11 gegen den Uhrzeigersinn durch eine Heizung 9 geführt und dort erwärmt, z.B. auf eine Temperatur von 50 °C oder mehr. Die erwärmte Luft wird dann dem Trocknungsmodul 8 zugeführt. Dort tritt die Luft als entsprechende Luftströmung in die einzelnen Gasaustrittskörper 2 ein. Nach Durchlaufen des entsprechenden Gasaustrittskörpers entstehen an dessen Unterseite 3 eine laminare Teilströmung sowie eine auf zwei Gasaustrittsschlitze (siehe Fig. 3 und 4) aufgeteilte turbulente Teilströmung, die hin zu der Oberseite der Materialbahn 5 gerichtet sind, so dass eine Trocknung der Materialbahn durch die warme Luft bewirkt wird. Anschließend wird die Luft über die Zwischenräume 7 abgesaugt. Über eine Abluftleitung 14 kann die zirkulierende Luft mittels des weiteren Gebläses 13 wieder abgelassen werden, was durch den Pfeil P2 angedeutet ist. Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Trocknungsmoduls 8 aus Fig. 1. Im Unterschied zu Fig. 1 sind nunmehr beispielhaft vier Gasaustrittskörper 2 mit entsprechenden Unterseiten 3 wiedergegeben. Zusätzlich ist aus Fig. 2 ein weiteres optionales Trocknungsmodul 8 ersichtlich, das an der Unterseite der Materialbahn 5 angeordnet ist und weitere Gasaustrittskörper 2 umfasst, die ebenfalls einen Wärmeeintrag in die Bahn ermöglichen. Alle Gasaustrittskörper in Fig. 2 sind identisch aufgebaut und weisen einen konstanten Abstand zueinander auf. Der Abstand zwischen benachbarten Gasaustritts- körpem ist in Fig. 2 mit a bezeichnet. Dieser Abstand wird zwischen gleichen Bezugspunkten der benachbarten Gasaustrittskörper gemessen, wobei in Fig. 2 die Mitten der Gasaustrittskörper als Bezugspunkte gewählt wurden. Der Abstand a wird auch als Pitch bezeichnet. Die Breite eines jeweiligen Gasaustrittskörpers 2 in Transportrichtung W ist in Fig. 2 mit b bezeichnet. Demgegenüber wird durch das Bezugszeichen c der Abstand zwischen der Unterseite 3 der jeweiligen Gasaustrittskörper 2 und der gegenüber liegenden Oberfläche der Materialbahn 5 spezifiziert und der Abstand d bezeichnet die Breite der jeweiligen Zwischenräume 7 in Transportrichtung W. In the embodiment of FIG. 1, a blower 10 is used to generate the air flow, which is connected to a peripheral line 11, which is indicated schematically as a rectangle in FIG. The blower 10 sucks in air from the environment through an air supply line 12, as indicated by the arrow PI. This air is guided counterclockwise in line 11 through a heater 9 and is heated there, for example to a temperature of 50° C. or more. The heated air is then fed to the drying module 8 . There the air enters the individual gas outlet bodies 2 as a corresponding air flow. After passing through the corresponding gas outlet body, a laminar partial flow occurs on its underside 3 as well as a turbulent partial flow divided into two gas outlet slots (see Fig. 3 and 4), which are directed towards the upper side of the material web 5, so that the material web can be dried by the warm air is effected. The air is then sucked out via the gaps 7 . The circulating air can be discharged again via an exhaust air line 14 by means of the further fan 13, which is indicated by the arrow P2. FIG. 2 shows a detailed view of the drying module 8 from FIG. 1. In contrast to FIG. 1, four gas outlet bodies 2 with corresponding undersides 3 are now shown by way of example. In addition, a further optional drying module 8 can be seen from FIG. 2, which is arranged on the underside of the material web 5 and comprises further gas outlet bodies 2, which also enable heat to be introduced into the web. All the gas outlet bodies in FIG. 2 are constructed identically and are at a constant distance from one another. The distance between adjacent gas outlet bodies is denoted by a in FIG. This distance is measured between the same reference points of the adjacent gas outlet bodies, the centers of the gas outlet bodies being chosen as reference points in FIG. The distance a is also referred to as the pitch. The width of a respective gas outlet body 2 in the transport direction W is denoted by b in FIG. In contrast, the reference character c specifies the distance between the underside 3 of the respective gas outlet body 2 and the opposite surface of the material web 5, and the distance d designates the width of the respective gaps 7 in the transport direction W.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische geschnittene Detailansicht eines entsprechenden Gasaustrittskörpers 2 aus Fig. 1 bzw. Fig. 2. In Fig. 3 und auch in der weiter unten beschriebenen Fig. 4 ist nochmals die Transportrichtung der Materialbahn durch einen entsprechenden Pfeil W angedeutet. Wie man in Fig. 3 erkennt, ist auf der Unterseite des Gasaustrittskörpers 2 ein Körper bzw. eine Platte 16 aus porösem Material vorgesehen, über welche laminare Strömung austritt. Die Unterseite 17 der porösen Platte stellt dabei eine Gasaustrittsfläche im Sinne der Patentansprüche dar. Links und rechts neben der Gasaustrittsfläche 17 befinden sich zwei Gasaustrittsschlitze bzw. Gasaustrittsöffnungen 18, die jeweils eine wesentlich geringere Flächenausdehnung als die Gasaustrittsfläche 17 aufweisen und die Funktion von Prallstrahldüsen übernehmen. Die Gasaustrittsfläche hat in der hier beschriebenen Ausführungsform in Transportrichtung W eine Breite bl von 90 mm, wohingegen die Gasaustrittsschlitze 18 in Transportrichtung nur 2 mm breit sind. Die Breiten bl und b2 sind in Fig. 4 mit den entsprechenden Bezugszeichen angedeutet. Die genannten Werte für die Breiten bl und b2 sind lediglich beispielhaft. Über die beiden Gasaustrittsschlitze 18 tritt im Gegensatz zur Gasaustrittsfläche 17 eine turbulente Teilströmung aus, die eine schnellere Trocknung der darunter liegenden Materialbahn ermöglicht. In Kombination mit der aus der Gasaustrittsfläche 17 austretenden laminaren Teilströmung wird jedoch weiterhin ein gleichmäßiger Wärmeübertrag hin zur Materialbahn unter Vermeidung von Rissbildung erreicht. Diese Rissbildung entsteht häufig bei der Verwendung von reinen Prallstrahldüsen. 3 shows a perspective sectional detail view of a corresponding gas outlet body 2 from FIG. 1 or FIG. 2. The transport direction of the material web is again indicated by a corresponding arrow W in FIG. As can be seen in FIG. 3, a body or a plate 16 made of porous material is provided on the underside of the gas outlet body 2, through which laminar flow emerges. The underside 17 of the porous plate represents a gas outlet surface within the meaning of the patent claims. To the left and right of the gas outlet surface 17 are two gas outlet slots or gas outlet openings 18, which each have a significantly smaller surface area than the gas outlet surface 17 and take on the function of impact jet nozzles. In the embodiment described here, the gas outlet surface has a width bl of 90 mm in the transport direction W, whereas the gas outlet slots 18 are only 2 mm wide in the transport direction. The widths b1 and b2 are indicated in FIG. 4 with the corresponding reference numbers. The stated values for the widths b1 and b2 are only examples. In contrast to the gas outlet surface 17, a turbulent partial flow exits via the two gas outlet slots 18, which enables faster drying of the material web lying underneath. However, in combination with the laminar partial flow emerging from the gas outlet surface 17, a uniform heat transfer to the material web is still achieved while avoiding the formation of cracks. This cracking often occurs when using pure impact jet nozzles.
Gemäß Fig. 3 enthält der Gasaustrittskörper 2 einen nach unten geöffneten länglichen Kasten 19 mit einer Oberseite 19a, auf der eine Öffnung 19b zur Zufuhr der entsprechenden Luftströmung vorgesehen ist. An die Oberseite schließen sich zwei kontu- rierte Seitenwände 19c an. Die Kontur am unteren Ende dieser Seitenwände bildet eine Hinterschneidung, die an eine entsprechende Kontur des porösen Körpers 16 angepasst ist, so dass der Körper über Formschluss zwischen den beiden Seitenwänden 19c gehalten wird. Die jeweiligen Seitenwände 19c umfassen ferner einen schrägen Abschnitt, in dem eine Vielzahl von Schlitzen 20 ausgebildet ist, die aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen bezeichnet sind. Darüber hinaus ist benachbart zu jeder Seitenwand 19c eine entsprechende Außenwand 21 vorgesehen, die am oberen Ende jeder Seitenwand befestigt ist und die Schlitze 20 abdeckt. Das untere Ende jeder Außenwand 21 weist eine Abkantung auf, die zusammen mit der gegenüber liegenden Kante der benachbarten Seitenwand 19c den jeweiligen Gasaustrittsschlitz 18 bildet. According to FIG. 3, the gas outlet body 2 contains an elongated box 19 which is open at the bottom and has an upper side 19a, on which an opening 19b is provided for supplying the corresponding air flow. Two contoured side walls 19c adjoin the top. The contour at the lower end of these side walls forms an undercut, which is adapted to a corresponding contour of the porous body 16, so that the body is held between the two side walls 19c via a form fit. The respective side walls 19c further comprise an inclined portion in which a plurality of slots 20 are formed, only some of which are indicated by this reference number for the sake of clarity. In addition, adjacent each side wall 19c is a respective outer wall 21 secured to the top of each side wall and covering the slots 20. As shown in FIG. The lower end of each outer wall 21 has a bevel which, together with the opposite edge of the adjacent side wall 19c, forms the respective gas outlet slot 18.
Im Inneren des Kastens 19 befindet sich eine zentrale vertikale Wand 22, die den Innenraum des Kastens in zwei Kammern bzw. Kanäle Kl und Kl' einteilt. Darüber hinaus werden durch die Paare aus Außenwand 21 und gegenüber liegender Seitenwand 19c zwei weitere Kammern bzw. Kanäle K2 und K2' gebildet. In den beiden Kammern Kl und Kl' befinden sich jeweilige drehbare Klappen 25, die über eine nicht gezeigte Aktorik um eine horizontale Achse verdreht werden können, um hierdurch den Anteil der Luftströmung zu erhöhen, der durch die Schlitze 20 geführt wird, sofern die Schlitze über eine Platte 23 geöffnet sind. Eine entsprechende Platte ist dabei benachbart zu den Schlitzen 20 an der Außenseite jeder Seitenwand 19c vorgesehen. Inside the box 19 there is a central vertical wall 22 which divides the interior of the box into two chambers or channels Kl and Kl'. In addition, two further chambers or channels K2 and K2' are formed by the pairs of outer wall 21 and opposite side wall 19c. In the two chambers Kl and Kl 'are respective rotatable flaps 25, which can be rotated about a horizontal axis via an actuator, not shown, to thereby increase the proportion of air flow that is guided through the slots 20, provided that the slots are opened via a plate 23. A corresponding plate is provided adjacent the slots 20 on the outside of each side wall 19c.
Die Platte 23 weist entsprechende Schlitze auf, die mit den Schlitzen 20 korrelieren, wobei die Platte und hierdurch deren Schlitze über einen lediglich schematisch angedeuteten Schiebemechanismus 24 gegenüber den Schlitzen 20 in horizontaler Richtung verschoben werden können. Auch für diesen Schiebemechanismus ist eine nicht gezeigte Aktorik vorgesehen. Über den Schiebemechanismus und die Aktorik kann die Platte 23 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschoben werden. In der ersten Position decken sich die Schlitze der Platte mit den Schlitzen 20, wodurch ein Lufteinlass in die Kanäle K2 und K2' erreicht wird. Die Menge der eingelassenen Luft kann dabei über die Klappen 25 variiert werden, wobei umso mehr Luft eingelassen wird, je kleiner der Winkel der Klappen gegenüber der Horizontalen ist. Liegen die Klappen 25 in der horizontalen Ebene, wird Luftströmung nur über die Kanäle K2 und K2' geleitet. In diesem Fall hat der Gasaustrittskörper die Funktion von zwei Prallstrahldüsen, ohne dass zusätzlich laminare Strömung über den porösen Körper 16 nach unten austritt. In der zweiten Position der Platte sind die Schlitze 20 durch die Platte verdeckt. In diesem Fall tritt die Luft ausschließlich über den porösen Körper 16 als laminare Strömung aus. Bei dieser Betriebsart werden die Klappen 25 so verdreht, dass sie sich in der vertikalen Ebene befinden. Gegebenenfalls kann die Platte zur Beeinflussung der Strömung auch in weitere Positionen angeordnet werden, in denen die Schlitze 20 nur teilweise verdeckt sind. The plate 23 has corresponding slits which correlate with the slits 20, it being possible for the plate and thereby its slits to be displaced in the horizontal direction relative to the slits 20 by means of a sliding mechanism 24 which is only indicated schematically. An actuator, not shown, is also provided for this sliding mechanism. The plate 23 can be moved between a first position and a second position via the sliding mechanism and the actuator system. In the first position, the slits of the plate coincide with the slits 20, whereby an air inlet into the ducts K2 and K2' is obtained. The amount of air admitted can be varied via the flaps 25, the smaller the angle of the flaps relative to the horizontal, the more air is admitted. If the flaps 25 are in the horizontal plane, air flow is only conducted via the channels K2 and K2'. In this case, the gas outlet body has the function of two impact jet nozzles, without a laminar flow also emerging downward via the porous body 16 . In the second position of the plate, the slots 20 are covered by the plate. In this case, the air exits exclusively via the porous body 16 as a laminar flow. In this mode, the flaps 25 are rotated so that they are in the vertical plane. If necessary, the plate for influencing the flow can also be arranged in further positions in which the slots 20 are only partially covered.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist ein Betriebsmodus gezeigt, bei dem sowohl ein laminarer Teilstrom als auch ein turbulenter Teilstrom aus dem Gasaustrittskörper 2 austritt. Die Schlitze 20 sind dabei geöffnet und die Klappen 25 befinden sich in einer schrägen Position. In diesem Betriebsmodus fließt ein Teil des über die Öffnung 19b zugeführten Luftstroms durch die Schlitze 20 in die Kanäle K2 und K2' und tritt anschließend aus den Gasaustrittschlitzen 18 aus. Der restliche Luftstrom fließt durch die Kanäle Kl und Kl' nach unten und tritt über den porösen Körper 16 aus. Die dem Gasaustrittskörper 2 zugeführte Luftströmung weist eine Geschwindigkeit auf, so dass aus der Gasaustrittsfläche 17 laminare Luftströmung austritt, wohingegen an den Gasaustrittsschlitzen 18 turbulente Luftströmung entsteht. An operating mode is shown in FIGS. 3 and 4 in which both a laminar partial flow and a turbulent partial flow emerge from the gas outlet body 2 . The slots 20 are open and the flaps 25 are in an inclined position. In this mode of operation, part of the air flow supplied via the opening 19b flows through the slots 20 into the channels K2 and K2' and then exits from the gas outlet slots 18. The remaining air flow flows down through the channels Kl and Kl′ and exits via the porous body 16 . The air flow supplied to the gas outlet body 2 has a speed such that from the Gas outlet surface 17 laminar air flow emerges, whereas at the gas outlet slots 18 turbulent air flow occurs.
Fig. 4 zeigt nochmals in einer Schnittdarstellung den Verlauf der Luftströmung durch den Gasaustrittskörper 2 der Fig. 3. Wie man erkennt, wird ein erster Teilstrom der über die Öffnung 19b einströmenden Luft, der durch die gestrichelten Pfeile TI angedeutet ist, direkt über die Kanäle Kl und Kl' dem porösen Körper 16 und damit der Gasaustrittsfläche 17 zugeführt. Dabei entsteht an der Gasaustrittsfläche laminare Strömung. Darüber hinaus wird ein zweiter Teilstrom der über die Öffnung 19b zugeführten Luft über die Schlitze 20 (in Fig. 3 gezeigt) in die Kanäle K2 und K2' geleitet. Dieser zweite Teilstrom, der durch entsprechende Pfeile T2 angedeutet ist, wird durch die Gasaustrittschlitze 18 verengt, so dass seine Strömungsgeschwindigkeit an den Gasaustrittsschlitzen deutlich höher als diejenige des ersten Teilstroms TI bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche 17 ist. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit führt zu Verwirbelungen, so dass an den Gasaustrittsschlitzen 18 turbulente Strömung entsteht. Aufgrund der Abkantungen an den Gasaustrittsschlitzen 18 wird diese turbulente Strömung hin zur laminaren Strömung unterhalb des porösen Körpers 16 gerichtet. 4 again shows a sectional view of the course of the air flow through the gas outlet body 2 of FIG Kl and Kl' are fed to the porous body 16 and thus to the gas outlet surface 17 . This creates a laminar flow at the gas outlet surface. In addition, a second partial flow of the air supplied via the opening 19b is guided via the slots 20 (shown in FIG. 3) into the channels K2 and K2'. This second partial flow, which is indicated by corresponding arrows T2, is narrowed by the gas outlet slots 18 so that its flow rate at the gas outlet slots is significantly higher than that of the first partial flow TI when it exits the gas outlet surface 17. The higher flow speed leads to turbulence, so that turbulent flow occurs at the gas outlet slots 18 . Due to the bevels on the gas outlet slots 18, this turbulent flow is directed towards the laminar flow below the porous body 16.
Durch die Kombination der turbulenten Strömung an den Gasaustrittschlitzen 18 mit der laminaren Strömung an der Gasaustrittsfläche 17 entsteht ein deutlich verbesserter Wärmeübertrag im Vergleich zu einem Gasaustrittskörper, der nur laminare Strömung erzeugt. Ferner wird durch die Kombination dieser beiden Strömungen eine Rissbil- dung in der zu trocknenden Materialbahn vermieden, wie sie bei einer Trocknung rein mittels Prallstrahldüsen öfters auftritt. The combination of the turbulent flow at the gas outlet slots 18 with the laminar flow at the gas outlet surface 17 results in a significantly improved heat transfer compared to a gas outlet body that only generates laminar flow. Furthermore, the combination of these two flows avoids the formation of cracks in the web of material to be dried, as often occurs when drying is carried out purely by means of impact jet nozzles.
Die Erfinder konnten die vorteilhaften Effekte der Gasaustrittskörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Simulationen nachweisen. Ergebnisse dieser Simulationen sind in Fig. 5 und Fig. 6 für einen Volumenstrom an Luft von 1300 m3 pro Stunde und pro Meter an Ausdehnung des Gasaustrittskörpers in der Längserstreckung wiedergegeben. Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das den Wärmeübertragungskoeffizienten a zwischen austretendem Luftstrom und Materialbahn in Abhängigkeit von der Position x entlang eines Gasaustrittskörpers in Transportrichtung W wiedergibt. Die Position von 0 cm entspricht dabei der Mitte des entsprechenden Gasaustrittskörpers in Bezug auf die Transportrichtung W. The inventors were able to demonstrate the advantageous effects of the gas outlet body of the device according to the invention using simulations. Results of these simulations are reproduced in FIGS. 5 and 6 for a volume flow of air of 1300 m 3 per hour and per meter of expansion of the gas outlet body in the longitudinal direction. Fig. 5 shows a diagram of the heat transfer coefficient a between the exiting air stream and material web as a function of the Position x along a gas outlet body in the transport direction W reproduces. The position of 0 cm corresponds to the center of the corresponding gas outlet body in relation to the transport direction W.
Der Wärmeübertragungskoeffizient ist eine dem Fachmann bekannte Größe in der Form eines Leistungswerts pro Fläche und Temperatur (SI-Einheit W/(m2 K)). Der Wärmeübertragungskoeffizient beschreibt den Wärmeübertrag an der Grenzfläche zwischen zwei Medien, im vorliegenden Fall zwischen dem Luftstrom und der Materialbahn. Es gilt dabei folgender Zusammenhang: The heat transfer coefficient is a quantity known to those skilled in the art in the form of a power value per area and temperature (SI units W/(m 2 K)). The heat transfer coefficient describes the heat transfer at the interface between two media, in this case between the air flow and the material web. The following relationship applies:
Q = a A (T1-T2) At. Q = a A (T1-T2) At.
Dabei ist Q die übertragene Wärmemenge zwischen den Medien, a ist der Wärmeübertragungskoeffizient, A ist die betrachtete Kontaktfläche, Ti und T2 sind die Temperaturen der beteiligten Medien und At ist das betrachtete Zeitintervall. Wie sich aus obiger Formel ergibt, ist der Wärmeübertrag umso größer, je größer der Wärmeübertragungskoeffizient ist. Where Q is the amount of heat transferred between the media, a is the heat transfer coefficient, A is the considered contact area, Ti and T2 are the temperatures of the media involved, and At is the considered time interval. As can be seen from the above formula, the greater the heat transfer coefficient, the greater the heat transfer.
Das Diagramm der Fig. 5 bezieht sich auf einen Gasaustrittskörper, dessen Gasaus- trittsfläche 17 eine Breite bl von 9 cm aufweist. Der Abstand zwischen der Seite des Gasaustrittskörpers, über welche der erste und zweite Teilstrom austritt, und der gegenüber liegender Oberfläche der Materialbahn beträgt 5 mm. Die sich an beide Seiten der Gasaustrittfläche anschließenden Hinterschneidungen sind 5 mm breit und die Gasaustrittsschlitze 18 haben eine Breite b2 von 2 mm. Die Mitte der Gasaustrittsschlitze befindet sich somit bei x = 5,1 cm und x = -5,1 cm. Mit den in Fig. 5 dargestellten Linien werden unterschiedliche Einstellungen für die Anteile an laminarer und turbulenter Strömung wiedergegeben. Die Linie LI 00 zeigt eine Einstellung, bei der zu 100 % nur laminare Strömung (d.h. nur Strömung über die Gasaustrittsfläche 17) aus dem Gasaustrittskörper austritt. Demgegenüber zeigt die Linie L75 einen Betrieb, bei dem 75 % der aus dem Gasaustrittskörper austretenden Gasströmung laminar ist und der restliche Anteil (d.h. der über die Gasaustrittschlitze austretende Anteil) turbulent ist. Entsprechend zeigt die Linie L62 den Fall von einem Anteil von 62 % an laminarer Strömung (d.h. 38 % turbulente Strömung) und die Linie L25 den Fall von einem Anteil von 25 % an laminarer Strömung (d.h. 75 % turbulente Strömung). Wie man erkennt, wird für die Fälle, bei denen neben laminarer Strömung auch turbulente Strömung entsteht (Linien L75, L62 und L25), ein deutlich höherer Wärmeübertragungskoeffizient a als für den Fall rein laminarer Strömung (Linie L100) erreicht. Die Peaks der Wärmeübertragungskoeffizienten für die Linien L25, L62 und L75 liegen aufgrund der Erzeugung der turbulenten Strömung 5,4 cm links und rechts von der Mitte des Gasaustrittskörpers. The diagram in FIG. 5 relates to a gas outlet body whose gas outlet surface 17 has a width b1 of 9 cm. The distance between the side of the gas outlet body through which the first and second partial flows emerge and the opposite surface of the material web is 5 mm. The undercuts adjoining both sides of the gas outlet surface are 5 mm wide and the gas outlet slots 18 have a width b2 of 2 mm. The center of the gas exit slits is thus at x=5.1 cm and x=-5.1 cm. The lines shown in FIG. 5 represent different settings for the proportions of laminar and turbulent flow. The line LI 00 shows a setting in which 100% only laminar flow (ie only flow over the gas outlet surface 17) emerges from the gas outlet body. In contrast, the line L75 shows an operation in which 75% of the gas flow exiting the gas outlet body is laminar and the remaining proportion (ie the proportion exiting via the gas outlet slots) is turbulent. Accordingly, line L62 shows the case of 62% laminar flow fraction (ie 38% turbulent flow) and line L25 the case of 25% laminar flow fraction (ie 75% turbulent flow). As can be seen, for cases in which turbulent flow occurs in addition to laminar flow (lines L75, L62 and L25), a significantly higher heat transfer coefficient a is achieved than for the case of purely laminar flow (line L100). The peaks of the heat transfer coefficients for the lines L25, L62 and L75 are 5.4 cm left and right of the center of the gas outlet body due to the generation of the turbulent flow.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Diagramm, das in Abhängigkeit vom prozentualen Anteil P an laminarer Teilströmung (d.h. an durch die Gasaustrittsfläche 17 fließender Strömung) den durchschnittlichen bzw. mittleren Wärmeübertragungskoeffizienten aav sowie die Varianz avar des Wärmeübertragungskoeffizienten wiedergibt. Die Mittelung des Wärmeübertragungskoeffizienten erfolgt dabei über die Gesamtfläche aus Gasaustrittsfläche 17 und Gasaustrittschlitzen 18. Die Linie L bezieht sich dabei auf die linke Ordinate des Diagramms und repräsentiert den durchschnittlichen Wärmeübertragungskoeffizienten aav, wohingegen sich die Linie L' auf die rechte Ordinate des Diagramms bezieht und die Varianz avar des Wärmeübertragungskoeffizienten darstellt. 6 shows another diagram that shows the average or mean heat transfer coefficient a av and the variance a va r of the heat transfer coefficient as a function of the percentage P of laminar partial flow (ie flow flowing through the gas outlet surface 17). The heat transfer coefficient is averaged over the total area of gas outlet surface 17 and gas outlet slots 18. The line L relates to the left ordinate of the diagram and represents the average heat transfer coefficient a av , whereas the line L' relates to the right ordinate of the diagram and represents the variance a var of the heat transfer coefficient.
Wie man aus dem Diagramm der Fig. 6 erkennt, nimmt der durchschnittliche Wärmeübertragungskoeffizient bei entsprechender Erhöhung des laminaren Teilstroms ab. Gleichzeitig wird jedoch die Varianz des Wärmeübertragungskoeffizienten geringer, da weniger turbulente Strömung auftritt. Im Unterschied hierzu kommt es bei kleineren Anteilen an laminarer Strömung zu einem Anstieg des Wärmeübertragungskoeffizienten, der jedoch mit einer höheren Varianz aufgrund des größeren Anteils an turbulenter Strömung einhergeht. As can be seen from the diagram of FIG. 6, the average heat transfer coefficient decreases with a corresponding increase in the laminar partial flow. At the same time, however, the variance in the heat transfer coefficient becomes smaller because less turbulent flow occurs. In contrast, with smaller fractions of laminar flow, there is an increase in the heat transfer coefficient, but with a higher variance due to the larger fraction of turbulent flow.
Für die Simulationen der Fig. 5 und Fig. 6 sind in der nachfolgenden Tabelle auch nochmals für entsprechende Anteile an laminarer/turbulenter Strömung die Geschwindigkeit VL der laminaren Strömung, die Geschwindigkeit VT der turbulenten Strömung sowie der mittlere Wärmeübertragungskoeffizient OLAV und dessen Varianz U.VAR wiedergegeben.
Figure imgf000022_0001
For the simulations of FIGS. 5 and 6, the following table again shows the speed VL of the laminar flow and the speed VT of the turbulent flow for corresponding proportions of laminar/turbulent flow as well as the mean heat transfer coefficient OLAV and its variance U.VAR.
Figure imgf000022_0001
Wie man aus obiger Tabelle erkennt, liegt die Strömungsgeschwindigkeit für die laminare Strömung in einem Bereich zwischen 0,5 m/s und 4 m/s, wohingegen die turbulente Strömung Geschwindigkeiten zwischen 18 m/s und 72 m/s einnimmt. As can be seen from the table above, the flow speed for the laminar flow is in a range between 0.5 m/s and 4 m/s, whereas the turbulent flow has speeds between 18 m/s and 72 m/s.
Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere werden erstmalig in einer Vorrichtung zur Trocknung einer Materialbahn Gasaustrittskörper verwendet, welche einen laminaren Luftaustritt mit einem turbulenten Luftaustritt nach Art von Prallstrahldüsen kombiniert. Hierdurch kann ein sehr guter Wärmeübertrag ohne Beschädigungen der zu trocknenden Materialbahn erreicht werden. The embodiment of the invention described above has a number of advantages. In particular, gas outlet bodies are used for the first time in a device for drying a material web, which combines a laminar air outlet with a turbulent air outlet in the manner of impact jet nozzles. As a result, a very good heat transfer can be achieved without damaging the web of material to be dried.
Darüber hinaus ermöglicht die hier beschriebene Ausführungsform eine Einstellung der Anteile an laminarer und turbulenter Strömung. Auf diese Weise kann die Vorrichtung an Eigenschaften der zu trocknenden Materialbahn angepasst werden. Dabei wird ein höherer Anteil an turbulenter Strömung für solche Materialbahnen verwendet, deren Beschichtungen unempfindlich gegenüber Defekt- und Rissbildung sind. Im Gegensatz dazu wird der Anteil an laminarer Strömung für Materialbahnen mit empfindlicheren Beschichtungen erhöht, um hierdurch Defektbildung und unter anderem Rissbildung zu vermeiden. Es kann somit ein für die entsprechende Materialbahn optimierter Luftstrom zu deren Trocknung erreicht werden. In addition, the embodiment described here allows the proportions of laminar and turbulent flow to be adjusted. In this way, the device can be adapted to the properties of the web of material to be dried. A higher proportion of turbulent flow is used for material webs whose coatings are insensitive to the formation of defects and cracks. In contrast, the proportion of laminar flow is increased for material webs with more sensitive coatings, thereby preventing defect formation and, among other things to avoid cracking. An air flow optimized for the corresponding material web can thus be achieved for drying it.

Claims

22 22
Patentansprüche patent claims
1. Vorrichtung zur Beaufschlagung einer Materialbahn (5) mit einem Gasstrom, insbesondere mit einem Trocknungsgasstrom zum Trocknen der Materialbahn (5), umfassend: eine Transporteinrichtung (6), die dazu konfiguriert ist, die Materialbahn (5) entlang einer Transportrichtung (W) zu transportieren; eine Strömungseinrichtung (1), die dazu konfiguriert ist, während des Transports der Materialbahn (5) einem oder mehreren Gasaustrittskörpern (2) jeweils eine Gasströmung zuzuführen und über den oder die Gasaustrittskörper (2) auf eine Oberfläche der Materialbahn (5) zu richten, um einen Wärmeaustausch zwischen der Gasströmung und der Materialbahn (5) zu bewirken; dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Gasaustrittskörper (2) eine als Oberfläche ausgestaltete Gasaustrittsfläche (17) zum Austritt eines ersten Teilstroms (TI) der zugeführten Gasströmung und einen oder mehrere Gasaustrittsschlitze (18) zum Austritt eines zweiten Teilstroms (T2) der zugeführten Gasströmung aufweist; und die Strömungseinrichtung (1) derart ausgestaltet ist, dass sie in einem vorgegebenen Betriebsmodus als ersten Teilstrom (TI) bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche (17) eine laminare Strömung und als zweiten Teilstrom (T2) bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen (18) eine turbulente Strömung erzeugt. 1. A device for impinging a material web (5) with a gas flow, in particular with a drying gas flow for drying the material web (5), comprising: a transport device (6) which is configured to transport the material web (5) along a transport direction (W) to transport; a flow device (1) which is configured to feed a gas flow to one or more gas outlet bodies (2) during the transport of the material web (5) and to direct it via the gas outlet body or bodies (2) onto a surface of the material web (5), to bring about a heat exchange between the gas flow and the material web (5); characterized in that a respective gas outlet body (2) has a gas outlet surface (17) designed as a surface for the outlet of a first partial flow (TI) of the supplied gas flow and one or more gas outlet slots (18) for the discharge of a second partial flow (T2) of the supplied gas flow; and the flow device (1) is designed in such a way that, in a predetermined operating mode, it produces a laminar flow as the first partial flow (TI) when it exits from the gas outlet surface (17) and as a second partial flow (T2) when it exits from the gas outlet slot(s) ( 18) creates a turbulent flow.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Gasaustrittskörper (2) derart ausgestaltet ist, dass der erste Teilstrom (TI) im Wesentlichen senkrecht auf die Materialbahn (5) gerichtet ist und/oder der zweite Teil ström (T2) schräg auf den ersten Teil ström (TI) gerichtet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Gasaustrittskörper (2) ein länglicher Körper mit einer länglichen Gasaus- trittsfläche (17) und einem oder mehreren länglichen Gasaustrittsschlitzen (18) ist, wobei die Längserstreckung des oder der Gasaustrittsschlitze (18) parallel zur Längserstreckung der Gasaustrittsfläche (17) verläuft, wobei die Längserstreckung der Gasaustrittsfläche (17) vorzugsweise quer zu der Transportrichtung (W) der Materialbahn (5) verläuft. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem jeweiligen Gasaustrittskörper (2) zumindest ein Gasaustrittsschlitz (18) benachbart, vorzugsweise benachbart in Transportrichtung (W) der Materialbahn (5), zu der Gasaustrittsfläche (17) angeordnet ist, wobei vorzugsweise zwei Gasaustrittsschlitze (18) vorgesehen sind, zwischen denen sich die Gasaustrittsfläche (17) erstreckt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (1) ein Einstellmittel (23, 24, 25) zur Veränderung der Aufteilung der einem jeweiligen Gasaustrittskörper (2) zugeführten Gasströmung in den ersten Teil ström (TI) und den zweiten Teil ström (T2) umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (23, 24, 25) derart ausgestaltet ist, dass es im Betrieb der Strömungseinrichtung (1) für einen jeweiligen Gasaustrittskörper (2) ausschließlich den ersten Teilstrom (TI) und/oder ausschließlich den zweiten Teilstrom (T2) erzeugen kann. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (23, 24, 25) eine Einstelleinrichtung in jedem Gasaustrittskörper (2) umfasst, wobei die Einstelleinrichtung vorzugsweise eine oder mehrere verstellbare Klappen und/oder Platten zur Veränderung der Gasmenge aufweist, die pro Zeiteinheit durch die Gasaustrittsfläche (17) und/oder den oder die Gasaustrittsschlitze (18) des jeweiligen Gasaustrittskörpers (2) austritt. 2. Device according to claim 1, characterized in that a respective gas outlet body (2) is designed such that the first partial flow (TI) is directed essentially perpendicularly onto the material web (5) and/or the second partial flow (T2) obliquely is directed to the first part stream (TI). Device according to Claim 1 or 2, characterized in that a respective gas outlet body (2) is an elongate body with an elongate gas outlet surface (17) and one or more elongate gas outlet slits (18), the longitudinal extension of the gas outlet slit or slits (18) parallel to the longitudinal extent of the gas outlet surface (17), the longitudinal extent of the gas outlet surface (17) preferably running transversely to the transport direction (W) of the material web (5). Device according to one of the preceding claims, characterized in that in a respective gas outlet body (2) at least one gas outlet slot (18) is arranged adjacent, preferably adjacent in the transport direction (W) of the material web (5), to the gas outlet surface (17), wherein preferably two gas outlet slots (18) are provided, between which the gas outlet surface (17) extends. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow device (1) has an adjustment means (23, 24, 25) for changing the distribution of the gas flow supplied to a respective gas outlet body (2) into the first part flow (TI) and the second part current (T2). Device according to Claim 5, characterized in that the adjusting means (23, 24, 25) is designed in such a way that during operation of the flow device (1) for a respective gas outlet body (2) it only controls the first partial flow (TI) and/or exclusively the second partial flow (T2) can generate. Device according to Claim 5 or 6, characterized in that the adjusting means (23, 24, 25) comprises an adjusting device in each gas outlet body (2), the adjusting device preferably having one or more adjustable flaps and/or plates for changing the amount of gas which Per Unit of time exits through the gas outlet surface (17) and / or the or the gas outlet slots (18) of the respective gas outlet body (2).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorgegebenen Betriebsmodus der erste Teilstrom (TI) bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche (17) eine über die Gasaustrittsfläche (17) gemittelte Strömungsgeschwindigkeit mit einem Wert von 8 m/s oder weniger, insbesondere mit einem Wert zwischen 0,5 und 5 m/s, aufweist. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the specified operating mode the first partial flow (TI) as it emerges from the gas outlet surface (17) has a flow velocity averaged over the gas outlet surface (17) with a value of 8 m/s or less, in particular with a value between 0.5 and 5 m/s.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorgegebenen Betriebsmodus der zweite Teilstrom (T2) bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen (18) eine über die Öff- nungsfläche des oder der Gasaustrittsschlitze (18) gemittelte Strömungsgeschwindigkeit mit einem Wert von über 8 m/s aufweist, wobei der Wert vorzugsweise 80 m/s nicht überschreitet. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the specified operating mode the second partial flow (T2) as it exits the gas outlet slot(s) (18) has a flow velocity averaged over the opening area of the gas outlet slot(s) (18). has a value of more than 8 m/s, which value preferably does not exceed 80 m/s.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorgegebenen Betriebsmodus mindestens 12 % und vorzugsweise mindestens 15 % der einem jeweiligen Gasaustrittskörper (2) zugeführten Gasströmung den zweiten Teilstrom (T2) bildet. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the predetermined operating mode at least 12% and preferably at least 15% of the gas flow supplied to a respective gas outlet body (2) forms the second partial flow (T2).
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (bl) der Gasaustrittsfläche (17) eines jeweiligen Gasaustrittskörpers (2), die sich in Transportrichtung (W) der Materialbahn (5) und/oder im Falle einer länglichen Gasaustrittsfläche (17) senkrecht zu deren Längserstre- ckung erstreckt, einen oder mehrere Werte zwischen 30 mm und 150 mm, insbesondere zwischen 70 mm und 100 mm, annimmt und/der die Breite (b2) eines jeweiligen Gasaustrittsschlitzes (18) eines jeweiligen Gasaustrittskörpers (2), die sich in Transportrichtung (W) der Materialbahn (5) und/oder im Falle eines länglichen Gasaustrittsschlitzes (18) senkrecht zu dessen Längserstreckung erstreckt, 25 einen oder mehrere Werte zwischen 1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm, annimmt Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gasaustrittskörper (2) in Transportrichtung (W) der Materialbahn (5) nebeneinander angeordnet sind und zwischen benachbarten Gasaustrittskörpern (2) ein Zwischenraum (7) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsfläche (17) eines jeweiligen Gasaustrittskörpers (2) die Oberfläche eines porösen Körpers (16) und/oder eine Textilgewebeschicht und/oder ein Lochblech und/oder ein Gitter umfasst. Verfahren zur Beaufschlagung einer Materialbahn (5) mit einem Gasstrom, insbesondere mit einem Trocknungsgasstrom zum Trocknen der Materialbahn (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erfolgt, wobei: die Materialbahn (5) mittels der Transporteinrichtung (6) entlang einer Transportrichtung (W) transportiert wird; während des Transports der Materialbahn (5) die Strömungseinrichtung (1) dem oder den Gasaustrittskörpern (2) jeweils eine Gasströmung zuführt und über den oder die Gasaustrittskörper (2) auf eine Oberfläche der Materialbahn (5) richtet, um einen Wärmeaustausch zwischen der Gasströmung und der Materialbahn (5) zu bewirken; ein erster Teilstrom (TI) der zugeführten Gasströmung über die Gasaustrittsfläche (17) eines jeweiligen Gasaustrittskörpers (2) austritt und ein zweiter Teilstrom (T2) der zugeführten Gasströmung über den oder die Gasaustrittsschlitze (18) eines jeweiligen Gasaustrittskörpers (2) austritt; die Strömungseinrichtung (1) als ersten Teilstrom (TI) bei dessen Austritt aus der Gasaustrittsfläche (17) eine laminare Strömung und als zweiten 26 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the width (b1) of the gas outlet surface (17) of a respective gas outlet body (2), which extends in the transport direction (W) of the material web (5) and/or in the case of an elongated gas outlet surface (17) perpendicular to its longitudinal extension, assumes one or more values between 30 mm and 150 mm, in particular between 70 mm and 100 mm, and/which has the width (b2) of a respective gas outlet slot (18) of a respective gas outlet body (2 ), which extends in the transport direction (W) of the material web (5) and/or, in the case of an elongated gas outlet slot (18), perpendicularly to its longitudinal extent, 25 assumes one or more values between 1 mm and 20 mm, in particular between 2 mm and 5 mm. Device according to one of the preceding claims, characterized in that several gas outlet bodies (2) are arranged next to one another in the transport direction (W) of the material web (5). and an intermediate space (7) is provided between adjacent gas outlet bodies (2). Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas outlet surface (17) of a respective gas outlet body (2) comprises the surface of a porous body (16) and/or a textile fabric layer and/or a perforated plate and/or a grid. Method for subjecting a material web (5) to a gas flow, in particular to a drying gas flow for drying the material web (5), characterized in that the application takes place by means of a device according to one of claims 1 to 13, wherein: the material web (5) by means the transport device (6) is transported along a transport direction (W); During the transport of the material web (5), the flow device (1) feeds a gas flow to the gas outlet body or bodies (2) and directs it via the gas outlet body or bodies (2) onto a surface of the material web (5) in order to exchange heat between the gas flow and to effect the material web (5); a first partial flow (TI) of the supplied gas flow exits via the gas outlet surface (17) of a respective gas outlet body (2) and a second partial flow (T2) of the supplied gas flow exits via the gas outlet slot(s) (18) of a respective gas outlet body (2); the flow device (1) as the first partial flow (TI) at its exit from the gas outlet surface (17) a laminar flow and as the second 26
Teilstrom (T2) bei dessen Austritt aus dem oder den Gasaustrittsschlitzen (18) eine turbulente Strömung erzeugt. Gasaustrittskörper zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der An- Sprüche 1 bis 13, wobei der Gasaustrittskörper (2) dazu eingerichtet ist, eine ihm zugeführte Gasströmung auf eine Oberfläche einer Materialbahn (5) zu richten, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustrittskörper (2) umfasst: eine als Oberfläche ausgestaltete Gasaustrittsfläche (17) zum Austritt eines ersten Teilstroms (TI) der zugeführten Gasströmung als laminare Strömung und einen oder mehrere Gasaustrittsschlitze (18) zum Austritt eines zweiten Teilstroms (T2) der zugeführten Gasströmung als turbulente Strömung. Partial flow (T2) generates a turbulent flow when it exits the gas outlet slot(s) (18). Gas outlet body for use in a device according to one of claims 1 to 13, wherein the gas outlet body (2) is set up to direct a gas flow supplied to it onto a surface of a material web (5), characterized in that the gas outlet body (2) comprises: a gas outlet surface (17) designed as a surface for the outlet of a first partial flow (TI) of the supplied gas flow as a laminar flow and one or more gas outlet slots (18) for the discharge of a second partial flow (T2) of the supplied gas flow as a turbulent flow.
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