Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Materialbahnen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Materialbahnen 1. Die Vorrichtung weist mindestens zwei in Laufrichtung der Materialbahn 1 hintereinander angeordnete und sich quer zu ihr erstreckende, als Schlitze oder Lochreihen ausgebildete Blasdüsen 2,3 auf. Die Blasstrahlen dieser Blasdüsen 2,3 sind gleichsinnig und schräg gegen die Materialbahn 1 gerichtet. Auf der der Materialbahn 1 abgewandten Seite sind Strömungsleitkörper 12,12a,12b,13 vorgesehen, von denen der sich an die in Laufrichtung der Materialbahn 1 rückwärtige Blasdüse 2 anschließende Strömungsleitkörper 12 zur Materialbahn 1 hin konvex gekrümmt ist. Der zwischen dem konvex gekrümmten Strömungsleitkörper 12 und der vorderseitigen Blasdüse 3 liegende Strömungsleitkörper 12a,12b ist als Stoßdiffusor ausgebildet. Mit einer solchen Vorrichtung wird eine Materialbahn 1 auch unter schwierigen Verhältnissen flatterfrei geführt. Diese Wirkung wird noch verbessert, wenn auch der sich an die vorderseitige Düsenlippe 8 der vorderseitigen Blasdüse 3 anschließende Strömungsleitkörper 13 zur Materialbahn 1 hin konvex gekrümmt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Materialbahnen mit mindestens zwei in Laufrichtung der Materialbahn hintereinander angeordneten und sich quer zu ihr erstreckenden als Schlitze oder Lochreihen ausgebildeten Blasdüsen, deren Blasstrahlen gleichsinnig und schräg gegen die Materialbahn gerichtet und auf der der Materialbahn abgewandten Seite durch Strömungsleitkörper geführt sind, von denen der sich an die in Laufrichtung der Materialbahn rückwärtigen Blasdüse anschließende Strömungsleitkörper zur Materialbahn hin konvex gekrümmt ist.

[0002] Solche überströmte Tragflächen bilden zusammen mit der Materialbahn Venturidiffusoren, wobei die Materialbahn durch den Bernoulli-Effekt zum Flattern gebracht wird. Durch besondere Maßnahmen läßt sich das Flattern unterdrücken, z.B. durch eine Perforation in der Tragfläche, da dann einströmende Zusatzluft die Strömung an der Materialbahn bleiben läßt, oder durch Tragflächenabsaugung, da dann die Strömung nur an der Tragfläche bleibt. Solche einseitigen Strömungen enstehen auch in Ausnahmefällen, wenn die Materialbahnspannung und das Materialgewicht einerseits und Tragflächenform und Tragflächenüberströmung andererseits aufeinander abgestimmt sind. Die Sauberhaltung und die Freizügigkeit in der Produktion einer Papiermaschine lassen aber im allgemeinen weder obige Maßnahmen zu noch die Bedingungen für eindeutige Strömungsverhältnisse einhalten. Da bei einem Venturidiffusor die engste Stelle zwischen Materialbahn und dem Tragflächenrücken je nach den Bedingungen wechselt, können nämlich das Flattern nicht vermieden und die Berührungssicherheit nicht erreicht werden.

[0003] Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art verläuft der Strömungsleitkörper zwischen dem konvex gekrümmten Strömungsleitkörper der rückwärtigen Blasdüse und der vorderseitigen Blasdüse im wesentlichen parallel zur Materialbahn. Zur Verwirbelung der Strömung kann die Oberfläche des parallelverlaufenden Strömungsleitkörpers aufgerauht sein, insbesondere Wellungen aufweisen. Besondere Vorkehrungen gegen Flattern der Materialbahn sind nicht getroffen. Deshalb besteht die Gefahr, daß die Materialbahn anschlägt (DT 19 54 880 B2).

[0004] Die Gefahr, daß Materialbahnen auf frei geführten Strecken zum Flattern neigen, ist besonders groß bei hohen Laufgeschwindigkeiten. Untersuchungen haben gezeigt, daß das Flattern durch Strömungen an der Materialbahnkante quer zur Laufrichtung in Gebieten höheren und niederen Druckes erfolgt. Durch das Flattern wird die Materialbahn an den Kanten stark beansprucht, so daß die Gefahr eines Materialbahnrisses besteht. Bei Papiermaschinen mit oberen und unteren Trockenzylindern besteht diese Gefahr an den frei geführten Strecken zwischen den oberen und unteren Trockenzylindern. An diesen Stellen besteht darüber hinaus die Schwierigkeit, die beim Trocknen entstehenden Dampfschwaden abzuführen, damit die Papierbahn über die volle Maschinenbreite gleichmäßig getrocknet werden kann. Das Flatterproblem hat man versucht durch einen die Papierbahn auf den freien Strecken führenden mitlaufenden Einwegfilz in den Griff zu bekommen. Die für die gleichmäßige Trocknung notwendige Belüftung des Filzes bringt aber neue Probleme mit sich.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Materialbahnen der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine flatter- und berührungsfreie Führung der Materialbahn gewährleistet.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der zwischen dem konvex gekrümmten Strömungsleitkörper der rückwärtigen Blasdüse und der vorderseitigen Blasdüse liegende Strömungsleitkörper als ein mindestens einstufiger Stufendiffusor (= Stoßdiffusor) ausgebildet.

[0007] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Wirkungen einer Tragflächen- und Luftkissendüse in sich vereinigt. Die Materialbahn wird durch die über die Strömungsleitkörper strömende Blasluft stabilisiert, indem sie bis auf einen kleinen Abstand an die Strömungsleitkörper angesaugt wird. Im unmittelbaren Nahbereich dagegen herrschen die Kräfte eines starken Luftkissens vor. Es wurde festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu einer Vorrichtung mit einem als einfacher Diffusor (Venturidiffusor) ausgebildeten Strömungsleitkörper sowohl die Anzugswirkung als auch die Dämpfung gegen Flattern erheblich verbessert ist. Bei einem Stufendiffusor ist der Tragflächenrücken des einfachen Diffusors durch einen Hohleraum, die Stufe, ersetzt, so daß keine Berührungsgefahr besteht; ferner sind durch die Kanten der Stufe die engsten Stellen unkritisch festgelegt. Diese Wirkungen des Stufendiffusors können noch dadurch verbessert werden, daß auch der sich an die vorderseitige Düsenlippe der vorderseitigen Blasdüse anschließende Strömungsleitkörper zur Materialbahn hin konvex gekrümmt ist.

[0008] Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß sie hinsichtlich des Drucks und des Volumens des zugeführten Blasmittels keiner Beschränkung unterworfen ist. Sie kann deshalb den jeweiligen thermodynamischen Bedürfnissen angepaßt werden. Bei hohem Druck und geringem Luftvolumen läßt sie sich klein bauen, so daß sie auch an Orten untergebracht werden kann, wo wenig Raum zur Verfügung steht, wie beispielsweise an den zwischen den Trockenzylindern einer Papiermaschine frei geführten Strecken der Papierbahn. Hier ist ihr Einsatz besonders vorteilhaft, weil sich damit eine mehrfache Leistungserhöhung ergibt. Die Laufgeschwindigkeit der Papiermaschine erhöht sich, weil die Vorrichtung als Trockendüse mit hohem Wärmeübergang wirkt und über die volle Bahnbreite mit und durch herangeführte Frischluft die Dampfschwaden vertreibt. Hierdurch wird der Ungleichmäßigkeit des Feuchteprofils über die Breite der Papierbahn entgegengewirkt. Gleichzeitig wird das Kantenflattern eingeschränkt. Vorteilhaft ist auch, daß die Blasdüsen mit ungeheizter Frischluft betrieben werden können, da die Eigenwärme des Papiers genügend Wärmekapazität für die Trocknung hat.

[0009] Ein weiteres Einsatzgebiet für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die Trocknung von Materialbahnen mittels gasbeheizter Infrarotbrenner. In diesem Fall sind sie für großes Luftvolumen und geringen Druck ausgelegt, weil die durch die Infrarotbrenner beim Trocknen entstehenden Rauchgase ein kleines Volumen, aber eine hohe Temperatur haben. Es wird viel Blasluftvolumen benötigt, um die heißen Rauchgase unter Aufnahme des bei der Trocknung entstehenden Wasserdampfs aufzunehmen und die so entstehende Mischluft auf eine für Abfuhrleitungen unkritische niedrige Temperatur herabzusetzen.

[0010] Weiter kann die Vorrichtung an den Ein- und/oder Auslaßschlitzen von Trocknern eingesetzt werden, um den Trockner am Ein- und/oder Auslaßschlitz gegenüber der Außenatmosphäre abzudichten.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0012] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen einer Materialbahn im Querschnitt,

Fig. 2 eine Papiermaschine im Ausschnitt im Bereich einer zwischen einem oberen Trockenzylinder und einem unteren Trockenzylinder frei geführten Papierbahn mit einer Vorrichtung zum berührungslosen Führen der Papierbahn in schematischer Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen einer Materialbahn in einer zur Fig.1 anderen Ausführungsform in schematischer Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 4 ein Infrarotstrahlungsfeld mit einer Vorrichtung gemäß Fig.3 in schematischer Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 5 eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen der Materialbahnen als symmetrischer Doppeldüse und

Fig. 6 einen Einlaßschlitz eines Schwebetrockners mit auf der Ober- und Unterseite des Schlitzes angeordneten Vorrichtungen zum berührungslosen Führen einer Materialbahn in schematischer Darstellung in Seitenansicht.

[0013] Die Vorrichtung gemäß Figur 1 weist zwei in Laufrichtung einer Materialbahn 1 hintereinander angeordnete und sich quer zu ihr erstreckende als Schlitze ausgebildete Blasdüsen 2,3 auf. Die Blasrichtung dieser Blasdüsen 2,3 ist schräg gegen die Materialbahn in der strichpunktierten Lage gerichtet, in der sie sich ohne die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden würde. In dieser Lage verläuft bei einer Papiermaschine auch das sogenannte Aufführseil 4 zum Einziehen einer Papierbahn.

[0014] Die schlitzförmigen Blasdüsen 2,3 mit ihren Düsenlippen 5,6,7,8 sind aus massiven Formkörpern 9,10,11 gebildet. An die jeweils vorderseitigen Düsenlippen 7,8 schließen sich konvex zur Materialbahn 1 gekrümmte Strömungsleitkörper 12,13 an. Der zwischen dem Strömungsleitkörper 12 der rückwärtigen Blasdüse 2 und der rückwärtigen Düsenlippe 6 der vorderseitigen Blasdüse 3 liegende Strömungsleitkörper 13 ist als Stoßdiffusor ausgebildet. Er hat im Ausführungsbeispiel zwei Stufen 12a,12b. Die Länge einer jeden Stufe 12a,12b ist mindestens dreimal so groß wie die Höhe der Stufe.

[0015] Bei einer derart ausgeführten Vorrichtung nimmt die Materialbahn 1 den in der Zeichnung dargestellten Verlauf ein. Es ist zu erkennen, daß sie dabei in engem Abstand zu den Strömungsleitkörpern 12,13 und dem Stoßdiffusor 12a,12b geführt wird ohne zu berühren. Dies ist möglich, weil die Materialbahn 1 abstoßenden und anziehenden Kräften ausgesetzt ist.

[0016] Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung ist gemäß Figur bei einer Papiermaschine eingesetzt, und zwar an der zwischen einem oberen Trockenzylinder 14 und einem unteren Trockenzylinder 15 geführten freien Strecke der Papierbahn 1. Den Trockenzylindern 14,15 sind Filzleitwalzen 16,17 zugeordnet, die den mitlaufenden oberen und unteren Filz 18,19 führen.

[0017] In dem Freiraum zwischen dem oberen Trockenzylinder 14 und dem unteren Trockenzylinder 15 ist ein dem unteren Trockenzylinder zugeordnetes Rakel 20 untergebracht, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Baueinheit bildet. An einem in Richtung des Doppelpfeils P verstellbaren Rohr 21 für die Zufuhr von Blasluft ist ein aus zusammengeschweißten und angeschweißten Platten 22,23 bestehender Kanal 24 befestigt. Diesem Kanal 24 wird über Öffnungen 25 im Mantel des Rohres 21 Blasluft zugeführt.

[0018] Auf der der Papierbahn 1 zugekehrten Platte 23 sind die in Figur 1 dargestellten Formkörper 9,10,11 montiert. Der die Düsenlippe 5 umfassende Formkörper 9 dient gleichzeitig als Klemmplatte für den Schaber 26 des Rakels. Über Öffnungen 27,28 in der Platte 23 wird den Blasdüsen 2,3 aus dem Kanal 24 Blasluft zugeführt.

[0019] Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 unterscheidet sich von dem der Figur 1 im wesentlichen nur darin, daß der als Stoßdiffusor ausgebildete Leitkörper 30 einstufig ist und daß der konvex gekrümmte Strömungsleitkörper 31 der vorderseitigen Blasluftdüse 32 der Materialbahn 1 näher liegt als der konvex gekrümmte Strömungsleitkörper 33 der rückwärtigen Blasluftdüse 34. Während die Vorrichtung gemäß Figur 1 aus kompakten Formkörpern 9,10,11 aufgebaut ist und für hohe Drücke und kleine Volumina bestimmt ist, ist die Vorrichtung gemäß Figur 3 aus Blech aufgebaut und für kleine Drücke und große Volumina bestimmt. Solche Vorrichtungen werden vorteilhaft bei gasbeheizten Infrarotstrahlungs­feldern 35 eingesetzt.

[0020] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 bilden zwei Infrarotstrahler 36,37 ein Strahlungsfeld, an dessen in Materialbahnlaufrichtung rückwärtigem Rand die Vorrichtung gemäß Figur 3 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden vorderseitigen Rand ist eine Absaugeeinheit 35 für ein erstes Teilvolumen und eine Ablenk- und Rückführeinheit 36 für ein anderes Teilvolumen angeordnet.

[0021] Der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Bereich des Infrarotstrahlungsfeldes eingeblasene Blasstrahl divergiert, wie durch die gestrichelte Linie 37 angedeutet ist. Dabei nimmt er den beim Trocknen von der Materialbahn freigesetzten Dampf 38 auf. Darüber hinaus gelangt aus dem Raum oberhalb der gestrichelten Linie 37 Rauchgas 39 der Infrarotstrahlungsbrenner 36,37 in den Blasstrahl. Ein Teilvolumen dieses Blasstrahls, bestehend aus den Gewichten des Düsenaustritts, des Dampfes und des Rauchgases wird von der Absaugeeinheit 35 abgeführt, während ein anderer Teil, bestehend aus der überschiessenden Masse der Strahlbeimischung, entsprechend den Strömungspfeilen 40 rückgeführt wird.

[0022] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5, das eine Doppeldüse symmetrischer Ausführung zeigt, hat die einzelne Düse im Prinzip den Aufbau derjenigen der Figur 1. Solche symmetrische Doppeldüsen werden eingesetzt, wenn es gilt, eine Materialbahn über eine große freie Strecke stabilisiert zu führen und mit Luft zu versorgen.

[0023] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist oberhalb und unterhalb der Materialbahn eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zweistufigen Diffusor angeordnet. Die Vorrichtungen sind innenseitig an der isolierten, den Einlaßschlitz eines Trockners bildenden Stirnwand 41,42 angeordnet.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Materialbahnen (1) mit mindestens zwei in Laufrichtung der Materialbahn (1) hintereinander angeordneten und sich quer zu ihr erstreckenden, als Schlitze oder Lochreihen ausgebildeten Blasd üsen (2,3), deren Blasstrahlen gleichsinnig und schräg gegen die Materialbahn (1) gerichtet und auf der der Materialbahn (1) abgewandten Seite durch Strömungsleitkörper (12,12a,12b,13) geführt sind, von denen der sich an die in Laufrichtung der Materialbahn (1) rückwärtige Blasdüse (2) anschließende Strömungsleitkörper (12) zur Materialbahn (1) hin konvex gekrümmt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem konvex gekrümmten Strömungsleitkörper (12) und der vorderseitigen Blasdüse (6) liegende Strömungsleitkörper (12a,12b) als ein mindestens einstufiger Stoßdiffusor ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jeder Stufe (12a,12b) des Stoßdiffusors mindestens der dreifachen Höhe dieser Stufe entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der vorderseitige Rand des als Stoßdiffusor ausgebildeten Strömungsleitkörpers (12a,12b) die rückwärtige Düsenlippe (6) der vorderseitigen Blasdüse (3) bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der sich an die vorderseitige Düsenlippe (8) der vorderseitigen Blasdüse (3) anschließende Strömungsleitkörper (13) zur Materialbahn (1) hin konvex gekrümmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Strömungsleitkörper (13) der vorderseitigen Blasdüse (3) der Materialbahn (1) näher liegt als der konvex gekrümmte Strömungsleitkörper (12) der rückwärtigen Blasdüse (2).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Papiermaschine mit oberen und unteren Trockenzylindern (14,15) für die Materialbahn (1) an einer zwischen einem der oberen und einem der unteren Trockenzylinder (14,15) gebildeten freien Strecke der Materialbahn (1) mit einer in Materialbahnlaufrichtung gerichteten Blasstrahlkomponente angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sie vom Halter (22,23) eines an einem Trockenzylinder anstellbaren Schabers (26) getragen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (22,23) einen Zufuhrkanal (24) für das den Blasdüsen (2,3) zuzuführende Blasmittel aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sie an einer Seite eines Infrarotstrahlungsfeldes (36,37) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß an der gegenüberliegenden Seite des Infrarotstrahlungsfeldes (36,37) eine Absaugeeinheit (35) für ein Teilvolumen und eine Ablenk- und Rückführeinheit (36) für ein anderes Teilvolumen angeordnet ist.

Zeichnung