DE3942029B4

DE3942029B4 - Vorrichtung zum Tragen, Umlenken und Spreizen einer Bahn

Info

Publication number: DE3942029B4
Application number: DE19893942029
Authority: DE
Inventors: Raimo Rajala; Jukka Parvinen; Bertel Karlstedt; Pertti Heikkilä; Ilkka Jokioinen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: CA2006811A1; SE504569C2; SE8904105D0; DE3942029A1; FI890077A; JPH02231347A; CA2006811C; FI82019B; JP2804810B2; SE8904105L; FI890077A0; FI82019C

Abstract

Vorrichtung zum berührungslosen Tragen, Umlenken und, Spreizen einer Bahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, welche eine der Umlenkung der Bahn entsprechend bogenförmig verlaufende Fläche ausbildet, an welcher die Bahn vorbeiläuft, indem sie von Luft getragen wird, die zwischen bogenförmig verlaufende Fläche und Bahn geblasen wird, wobei Düsenelemente aus Leitflächen und an diesen befindlichen Tragflächen bestehen, durch quer zur Laufrichtung der Bahn verlaufende Düsenöffnungen der Düsenelemente wird Luft auf die Tragflächen geblasen, und die Düsenöffnungen auf der einen Seite an die Tragflächen grenzen oder sich in deren Nähe befinden, wobei eine Lufttragfläche von den im wesentlichen parallel zum Lauf der zu tragenden Bahn verlaufenden Tragflächen von Düsenkästen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung (F_in → F_out) der Bahn (W) als erster Düsenkasten und als letzter Düsenkasten ein Überdruck-Düsenkasten (20) vorgesehen ist, dessen gegeneinander blasende (F₁) Düsen mit Düsenöffnungen (26a, 26b) eine Überdruckzone (K+) auf der Tragfläche (27) erzeugen,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Tragen, Umlenken und Spreizen einer Bahn, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der DE 33 31 856 A1 beschrieben. Sie dient dem Trocknen und/oder halten von Bahnmaterial und bedient sich dazu Luftbalken welche durch längliche Coanda-Düsen erzeugt werden.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 0 236 819 A2 , die EP 0 096 532 A2 , die US 42 18 833 und die DE 31 04 656 A1 hingewiesen.

Bezüglich einiger charakteristischer Verwendungszwecke der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird auf die FI-Patentschrift 67586 (entspr. CA-Patent Nr. 1221569) der Anmelderin hingewiesen.

Zum Stand der Technik wird weiterhin auf die in der FI-Patentschrift 64335 der Anmelderin beschriebene, speziell zum berührungslosen Tragen, Spreizen und möglichen Umlenken einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn dienende Vorrichtung hingewiesen, bei der die Düsenelemente aus bogenförmigen Leitflächen und einer zwischen diesen befindlichen Druckfläche bestehen, an deren beiden Seiten Düsenöffnungen angeordnet sind, deren Längsrichtungen quer zur Laufrichtung der Bahn gerichtet sind. In dem FI-Patent 64335 ist neu, daß das Verhältnis aus der Breite der Düsenöffnungen und dem Krümmungsradius der Leitfläche derart gewählt ist, daß die Gasströmung der bogenförmigen Leitfläche bis zur Druckfläche mit den vorkommenden Strömungsgeschwindigkeiten folgt, und daß die Begrenzungskanten der Düsenöffnungen der Zwischenflächen scharfkantig sind, um ein Umlenken der Gasströmung zu den Zwischenflächen zu verhindern.

Die Vorrichtung gemäß FI-Patent 64335 hat den Nachteil, daß mit ihr nicht bei allen Ausführungen die vorgesehene Spreizwirkung auf die Bahn und eine ausreichend führende Wirkung in Querrichtung erreicht wird, sondern die Bahn im Bereich der Vorrichtung in Querrichtung Falten schlagen kann.

In Probeläufen und Forschungen mit Versuchsmaschinen wurde festgestellt, daß ungleichmäßige Bahnspannung den Lauf der Bahn erheblich erschwert. Auch bei eini gen bekannten Umlenkvorrichtungen von Produktionsmaschinen wurde versucht, diesen Umstand zu berücksichtigen, indem an den Befestigungspunkten der Vorrichtung Kraftmeßgeber angeschlossen wurden. Damit konnte das Bedienungspersonal aufgrund seiner Beobachtungen der Anzeigen erforderliche Änderungen in der Spannung und dem Lauf der Bahn vornehmen. Eine Druckregelung im eigentlichen Sinne ist bei bekannten Vorrichtungen nicht vorhanden, sondern die Regelung wird durch Stellungsänderung der Vorrichtung oder der Walzen vorgenommen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Bahn zuverlässig und effektiv umzulenken und zu spreizen, und die darüber hinaus mit einer kleinen Luftmenge auskommt.

Mit der Erfindung soll weiterhin die Möglichkeit bestehen eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Bahnlaufprobleme aufgrund von ungleichmäßiger Bahnspannung eliminiert werden.

Außerdem sollte es im Bedarfsfalle möglich sein, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher der Blasluftaustritt derart angeordnet werden kann, daß durch die Düsen der Vorrichtung trockene und heiße Luft zum Trocknen der zu tragenden und umzulenkenden Materialbahn geblasen werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Überdruck-Düsenkästen bezeichnen dabei die in der Erfindung eingesetzten Düsenkästen, bei denen die Bahn durch einen Überdruck auf einem Gasfilm getragen wird. Bei den als Unterdruck-Düsenkästen bezeichneten Elementen wird durch das Ausströmen des Gases aus Düsen unter der Bahn hindurch ein Unterdruckbereich unter derselben erzeugt. Die Bahn erfährt dabei eine durch dem umgebenden Luftdruck erzeugte, gegen den Unterdruckbereich gerichtete Kraft.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum berührungslosen Tragen mit Hilfe von Gas, hier Luft, gleichzeitigen Spreizen und Umlenken einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn vorgesehen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Umlenkwinkel innerhalb eines relativ großen Bereichs, zum Beispiel im Bereich von 0-180° variieren, wenngleich die vorteilhafteren Ausführungen der Erfindung im Umlenkwinkelbereich a = 60°... 180° liegen. Der Wert a = 0 des Umlenkwinkels bedeutet, daß die Bahn überhaupt nicht umgelenkt wird, sondern die Vorrichtung nur zum berührungslosen Spreizen und Tragen dient, in welcher Ausführung allerdings nicht alle Vorteile der Erfindung wirksam werden, jedenfalls nicht in vollem Umfang.

Die in der Erfindung verwendeten Unterdruck-Düsen spreizen die Bahn in Querrichtung und verhindern Faltenbildung der Bahn. Die Unterdruck-Düsen reduzieren ihrerseits den Luftverbrauch, insbesondere deshalb, weil sich die Luft im Randbereich fast parallel zur Bahn bewegt. Die entgegengesetzt zur Laufrichtung der Bahn gerichtete Blasung verhindert das Ausströmen von Luft an der Austrittsseite. Die an der Eintrittsseite der Bahn mitkommende Luft ihrerseits hat verdichtende Wirkung.

In der Erfindung befinden sich zwischen den Düsen Druckausgleichstaschen, die aufgrund ihres ausreichend großen Volumens den Druck zwischen Bahn und Umlenkvorrichtung konstant halten selbst wenn erhebliche Bahnstörungen eintreten.

Die Druckausgleichstaschen zwischen den Düsen sind mit derselben Druckausgleichskammer verbunden, und weil in den Druckausgleichstaschen derselbe Druck herrscht, bleibt der Abstand der Bahn von der Umlenkvorrichtung konstant.

Die Umlenkvorrichtung der Erfindung kann bei Bedarf auch als Trockner verwendet werden, weil aus der Druckausgleichskammer feuchte Zirkulationsluft entfernt werden kann. Auch seitens der geringen Leckluft der Vorrichtung in den Saal ist der Einsatz von er hitzter Luft möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich an den Kanten der Druckausgleichstaschen eine Randdichtung in Düsenausführung, die ihrerseits die Leckluft an den Kanten verringert.

Es ist vorteilhaft, die Vorrichtung der Erfindung mit einer in Querrichtung wirkenden Druckregelung zu versehen, mit der solche Bahnführungsschwierigkeiten eliminiert werden können, die im wesentlichen durch ungleichmäßige Querspannung der Bahn verursacht werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht eng begrenzt ist, ausführlich beschrieben.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Maschinenrichtung gesehen;
2 den Vertikalschnitt 11-11 aus 1;
3 in Eintrittsrichtung der Bahn die zwei ersten Düsenkästen der Vorrichtung, als Vertikalquerschnitt; und
4 die Dichtungsanordnung der Bahnkante als Vertikalquerschnitt, d.h. Detail D aus 1.
Der allgemeine Aufbau und die Funktion der Vorrichtung sind aus 1 und 2 ersichtlich. Zur Vorrichtung gehört ein Düsenkastensystem 10, dessen Düsenkästen 20, 30 durch Stirnseiten 11a und 11b und eine ebene Wandplatte 13 miteinander verbunden sind. Dem Düsenkastensystem 10 wird an dessen bogenförmiger Tragfläche K die erforderliche Blasluft durch Rohre 14a, 14b, 14c zugeführt, welche mit einem Zuluftkanal 15 verbunden sind. In den mit geschlossener Stirnseite 15a versehenen Zuluftkanal 15 wird die Blasluft von einem Ventilator (nicht dargestellt) in Richtung von Pfeil A_i _n eingebracht. Aus den mit Regelklappen 16 versehenen Rohren 14a, 14b, 14c werden die Blaslüfte durch Kanäle 17 in die Innenräume 23, 33 der Düsenkästen 20, 30 geführt.
Die nach 2 berührungslos zu tragende und umzulenkende, im allgemeinen auf einer oder beiden Seiten gestrichene feuchte Bahn W wird aus der Richtung des Pfeils W_in von einer Streichmaschine, Leimpresse oder dergleichen eingebracht. Die Bahn W_out verläßt die Vorrichtung nach dem sie über die Tragfläche K gelaufen und im Winkel a umgelenkt ist. Der Winkel a kann innerhalb des Bereichs a = 0-180° variieren. Im allgemeinen und zweckmäßig liegt der Umlenkwinkel im Be reich a = 60°... 180°. Vom Umlenkwinkel a ist abhängig, wieviele Düsenkästen 20, 30 in der Vorrichtung erforderlich sind.
Nach 1 und 2 hat die Vorrichtung als ersten Düsenkasten einen überdruckführenden sog. Überdruck-Düsenkasten 20, der auch als letzter Düsenkasten der Vorrichtung dient. Zwischen den überdruckführenden Düsenkästen 20 befinden sich nach 2 drei Unterdruck-Düsenkästen 30 mit Unterdruck. Die Anzahl der Unterdruck-Düsenkästen 30 beträgt, im allgemeinen eins bis sechs, je nach Größe des Umlenkwinkels a. In einigen Spezialausführungen, in denen der Umlenkwinkel a sehr groß ist, kann zwischen den Unterdruck-Düsenkästen 30 noch ein dritter Überdruck-Düsenkasten 20 untergebracht werden.
Zwischen den Düsenkästen 20, 30 liegen verhältnismäßig breite offene, als Druckausgleichstaschen 18 arbeitende Zwischenräume 18, die mit einer Druckausgleichskammer 12 verbunden sind, die sich in Querrichtung über die ganze Breite der Bahn W erstreckt und mit der die durch ungleichmäßige Spannung der Bahn W verursachten Führungsprobleme beherrscht werden können.
Nach 3 bestehen die überdruckführenden Überdruck-Düsenkästen 20 aus Seitenwänden 24, 25, Bodenwand 22, wobei die Seitenwände 25, 24 zwischen sich Seitenkanäle 21 begrenzen. Als Außenwand der Überdruck- Düsenkästen 20 dient eine im wesentlichen ebene Tragfläche 27, die auf beiden Seiten an die Coanda-Flächen 28a, 28b mit dem Krümmungsradius R anschließt, welchen gegenüber sich ebene Anknickungen 25a, 25b befinden. Die Tragflächen 27 können auch konkav sein, das heißt, sie können von außen gesehen eingebeult sein. Die Düsenteile 25a, 28a, 25b, 28b grenzen zwischen sich Düsen 26a, 26b ein, durch welche gegeneinander gerichtete Blasungen F₁ geblasen werden. In die Seitenkanäle 21 wird die Blasluft in Richtung der Pfeile L₂ aus den Innenräumen 23 der Düsenkästen 20 zugeführt, wohin die Luft durch Kanäle 17 kommt. Die Blasungen F₁ erzeugen auf den Tragflächen 27 des Tragbereiches K eine Überdruckzone K+, von der die Luft auf der Eintrittsseite W_in der Bahn W in Richtung des Pfeiles F₃ sowie in Richtung der Pfeile F_v zu beiden Seiten der Bahn W (4) ausströmt.
Die Unterdruck-Düsenkästen 30 bestehen aus Seitenwänden 34, 35, Bodenwand 32 und Tragflächenwand 37. Die Unterdruck-Düsenkästen 30 haben einen Seitenkanal 31, der von den Seitenwänden 34, 35 begrenzt wird. Als Verlängung der Seitenwand 35 dient eine Anknickung 35a, die gemeinsam mit der Seitenwand 34 und der als deren unmittelbare Verlängerung dienenden bogenförmigen Coanda-Fläche 38 die Düsenöffnung 36 begrenzt. Durch die Düsenöffnung 36 werden Blasungen F₂ geführt, die von der Coanda-Fläche 38 in Richtung der Tragfläche 37 umgelenkt werden. Die Blasungen F₂ verlaufen entgegengesetzt zur Laufrichtung von Bahn W. Die Blasluft wird durch die Kanäle 17 in die Innenräume 33 der Unterdruck-Düsenkästen 30 gebracht und aus den Innenräumen 33 kommt die Blasluft in Richtung des Pfeiles L₃ in die Seitenkanäle 31 und gelangt von dort als Unterdruck-Blasungen F₂ weiter zur Tragfläche 37.
Die Blasungen F₂ erzeugen durch Unterdruck-Effekt Unterdruckfelder K–. Von den Unterdruckfeldern K– und den Überdruckfeldern K+ werden die Luftströmungen in Richtung der Pfeile F₄ in die Druckausgleichstaschen 18 und von dort weiter in Richtung der Pfeile F₅ in die Druckausgleichskammer 12 gesaugt.
Die Düsenkästen 20, 30 sind in Querrichtung der Bahn W z.B. mit querverlaufenden Zwischenwänden in drei Segmente geteilt. In jedes Segment kommt durch deren Eintrittskanal 14a, 14b, 14c eigene Blasluft. Die Blasluftmenge, die jedem Segment zugeführt wird, kann mit Regelklappen 16 geregelt werden. Mit dieser Regelung kann der Lauf der Bahn W stabilisiert und können die durch Bahnspannungsänderungen verursachten Führungsprobleme eliminiert werden. Dank der beschriebenen Regelung ist nicht erforderlich, die Stellung der Vorrichtung zu verändern, so brauchen die auf die Vorrichtung einwirkenden Kräfte nicht gemessen zu werden.
Die Druckausgleichskammer 12 erstreckt sich über die ganze Breite des Düsenkastensystems 10 und der Bahn W, d.h. den Bereich zwischen den Stirnseiten 11a, 11b. Die im Volumen verhältnismäßig großen Druckausgleichstaschen 18 der Druckausgleichskammer 12 sorgen dafür, daß der Abstand der Bahn W von den Tragflächen 27, 37 der Umlenkvorrichtung trotz Spannungsveränderungen der Bahn W im wesentlichen konstant bleibt.
Bei Bedarf werden an der Druckausgleichskammer 12 Luftaustritte derart angebracht, daß aus der Druckausgleichskammer 12 feuchte Zirkulationsluft entfernt werden kann. Dieser Austritt ist in 1 schematisch durch einen Ventilator 40 und ein Austrittsrohr 41 dargestellt. Damit kann die Vorrichtung als Trockner verwendet werden, wenn durch den Zuluftkanal 15 trockene und heiße Luft in die Vorrichtung gespeist wird.
4 zeigt das Detail D aus 1 bzw. die Abdichtung des Kantenbereiches W_R der Bahn W. Eine entsprechende Abdichtung ist auch an der entgegengesetzten Kante von Bahn W angebracht. Zum Düsenkastensystem 10 gehört eine Wand 40. Platten 43, 44 begrenzen zwischen sich eine Düse 42, die sich über die ganze Länge der Tragfläche K erstrecken, d.h. über das Segment a in Maschinenrichtung oder schräg dagegen. Die Blasrichtung F₆ der Düsen 42 ist im mittleren Bereich der Bahn W entgegengesetzt, d.h. gegen die Leckströmungen F_v gerichtet. Auf der Innenseite der Düsen 42 ist eine aus in Maschinenrichtung oder schräg dazu verlaufenden Platten 43, 44 bestehende Labyrinthdichtung ausge führt, die zusammen mit den Blasungen F₆ die Leckströmung F_v verringert. Die Kanten der Dichtungen 43 und 44 müssen einen bestimmten Abstand E zur Bahn W haben. Damit haben die Kanten der Dichtungen 43, 44 dieselbe Krümmung wie der Umlenkwinkel a der Bahn. Als äußerste Teile der in 4 dargestellten Dichtungsausführung dienen eine in Maschinenrichtung verlaufende Außenwand 46 und eine Zwischenwand 45, die sich im Bereich der Bahnkante W_R befindet.

Claims

Vorrichtung zum berührungslosen Tragen, Umlenken und, Spreizen einer Bahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, welche eine der Umlenkung der Bahn entsprechend bogenförmig verlaufende Fläche ausbildet, an welcher die Bahn vorbeiläuft, indem sie von Luft getragen wird, die zwischen bogenförmig verlaufende Fläche und Bahn geblasen wird, wobei Düsenelemente aus Leitflächen und an diesen befindlichen Tragflächen bestehen, durch quer zur Laufrichtung der Bahn verlaufende Düsenöffnungen der Düsenelemente wird Luft auf die Tragflächen geblasen, und die Düsenöffnungen auf der einen Seite an die Tragflächen grenzen oder sich in deren Nähe befinden, wobei eine Lufttragfläche von den im wesentlichen parallel zum Lauf der zu tragenden Bahn verlaufenden Tragflächen von Düsenkästen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung (F_in → F_out) der Bahn (W) als erster Düsenkasten und als letzter Düsenkasten ein Überdruck-Düsenkasten (20) vorgesehen ist, dessen gegeneinander blasende (F₁) Düsen mit Düsenöffnungen (26a, 26b) eine Überdruckzone (K+) auf der Tragfläche (27) erzeugen, daß sich zwischen den Überdruck-Düsenkästen (20) ein oder mehrere Unterdruck-Düsenkästen (30) mit einer Düsenöffnung (36) befinden, und daß sich zwischen den Düsenkästen (20, 30) Druckausgleichstaschen (18) befinden, die mit einer Druckausgleichskammer (12) in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl an den Düsen (26a, 26b, 36) der Überdruck-Düsenkästen (20) als auch der Unterdruck-Düsenkästen (30) bogenförmige Coanda-Flächen (28a, 28b, 38) befinden, die derart ausgeführt sind, daß sie die durch Düsen (26a, 26b, 36) strömenden Luftblasungen (F₁, F₂) zu der als stufenlose Verlängerung der Coanda-Flächen (28a, 28b, 38) dienenden, zweckmäßig ebenen, Tragfläche (27, 37) lenken.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruck-Düsenkästen (30) eine Düsenöffnung (36) mit Coanda-Fläche (38) aufweisen, deren Blasrichtung entgegengesetzt zur Laufrichtung (F_i _n → F_out) der Bahn (W) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruck-Düsenkästen (30) eine Düsenöffnung (36) mit Coanda-Fläche (38) aufweisen, deren Blasrichtung in Laufrichtung (F_i _n → F_out) der Bahn (W) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie je nach Umlenkwinkel a zwischen den Überdruck-Düsenkästen (20) einen oder mehrere, zweckmäßig zwei bis fünf, Unterdruck-Düsenkästen (30) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Düsenöffnung (26b) der Austrittskante des letzten Überdruck-Düsenkastens (20) gerichtete Blasung derart ausgeführt ist, daß das Ausströmen von Luft an der Austrittsseite der Tragfläche (27) verhindert wird, und daß die an der Eintrittsseite (W_in) der Bahn (W) mitkommende Luft ihrerseits die Überdruckzone (K+) auf der Tragfläche (27) verstärkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichstaschen (18) mit einer, sich im wesentlichen über die ganze Breite der Bahn erstreckenden Druckausgleichskammer (12) verbunden sind, mit deren Hilfe der Abstand der Bahn (W) von den Tragflächen (27, 37) der Düsenkästen im wesentlichen konstant gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an beiden Kanten (W_R) der Bahn (W) Randdichtungen in Düsenausführung befinden, mit denen die Leckströmungen an den Kanten (W_R) der Bahn (W) verringert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an beiden Kanten der Bahn (W) Randdichtungen in Düsenausführung befinden, deren Blasrichtung an der Austrittsseite der Vorrichtung schräg nach innen oder außen gerichtet sind, um die Bahnspreizwirkung der Vorrichtung zu verstärken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer in Querrichtung der Bahn wirkenden Druckregelung versehen ist, indem die Düsenkästen (20, 30) in Querrichtung der Bahn in Segmente eingeteilt sind, wobei in jeden Sektor eine mengen- oder druckgeregelte Luftströmung geleitet werden kann, und daß mit genannter Druckregelung der Lauf der Bahn (W) und deren Abstand von der Tragfläche (27, 37) bei Spannungsänderungen der Bahn stabilisiert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Trag-, Umlenk- und Spreizvorrichtung zusätzlich als Bahntrockner verwendet wird, und daß die genannte Druckausgleichskammer (12), an welche die zwischen den Düsenkästen (20, 30) befindlichen Druckausgleichstaschen (18) angeschlossen sind, zu diesem Zweck mit einer Entnahme (40, 41) für feuchte Zirkulationsluft ausgerüstet ist.