[0001] Die Erfindung betrifft eine Trockenvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches
1 niedergelegten Art.
[0002] Bei herkömmlichen Rotations-Tiefdruckmaschinen sind die Druckwerke, die eine Papierbahn
mit hoher Geschwindigkeit durchläuft, horizontal nebeneinander angeordnet. Oberhalb
eines jeden Druckwerks befindet sich ein nach unten offenes, kastenartiges Trocknergehäuse,
in das die aus dem Druckwerk austretende Papierbahn hineinläuft. Im Trocknergehäuse
wird die Papierbahn mit Hilfe von Führungs- und Umlenkwalzen, die als Leitspindeln
bezeichnet werden, über eine möglichst lange Strecke geführt, bevor sie von oben her
zum nächsten Druckwerk gelangt, um dort mit einer weiteren Farbe bedruckt zu werden.
[0003] Um die Trocknung durchzuführen, befinden sich in jedem der Trocknergehäuse sogenannte
Prallstrahl-Düsenanordnungen, die jeweils paarig auf einander gegenüberliegenden Seiten
der Papierbahn angeordnet sind. Jede dieser Prallstrahl-Düsenanordnungen umfaßt eine
vielzahl von zueinander parallelen Düsenrohren, die in Bewegungsrichtung der Papierbahn
hintereinander so angeordnet sind, daß sie sich quer zur Bewegungsrichtung im wesentlichen
über die gesamte Breite der Papierbahn erstrecken. Jedes der Düsenrohre weist eine
Vielzahl von Luftaustrittsdüsen auf, mit denen es der jeweiligen Seite der Papierbahn
in geringem Abstand gegenüberliegt. Für jede Prallstrahl-Düsenanordnung ist ein eigenes
Gebläse vorgesehen, das Luft aus dem Inneren des Trocknergehäuses ansaugt und den
Düsenrohren zuführt, durch deren Düsenöffnungen die Luft strahlartig austritt und
auf die betreffende Papierbahnseite prallt. Da diese Luft erwärmt ist, führt sie zu
einer Trocknung der im vorausgehenden Druckwerk aufgebrachten Farbe, d.h. das Lösemittel
der Farbe, beispielsweise Toluol, wird dazu gebracht, aus dem Farbauftrag und dem
Papier weitgehend herauszudiffundieren. Dadurch reichert sich die im Trocknergehäuse
durch die Gebläse umgewälzte Luft mit Lösemitteldämpfen an. Um deren Konzentration
nicht über einen zulässigen Wert (im allgemeinen 50 % der unteren Explosionsgrenze)
ansteigen zu lassen, muß aus dem Trocknergehäuse ständig Luft abgesaugt und einer
Lösemittel-Abscheideanlage zugeführt werden.
[0004] Diese Abscheideanlage arbeitet um so günstiger, je stärker die ihr zugeführte Luft
mit Lösemitteldämpfen beladen ist. Es wäre also optimal, möglichst nahe an den oben
erwähnten zulässigen Grenzwert heranzugehen. Dies ist in der Praxis aber nicht möglich,
weil die Absaugung von Luft aus dem Trocknergehäuse außerdem die Aufgabe hat, einen
Unterdruck zu erzeugen, der ein Ausblasen von Lösemitteldämpfen aus dem Trocknergehäuse
in dessen unmittelbare Umgebung möglichst verhindern soll. Wegen der großen Weite
der Öffnungen, die das Trocknergehäuse insbesondere zum darunterliegenden Druckwerk
hin aufweist, muß für den zuletzt genannten Zweck Luft in so starkem Maße aus dem
Trocknergehäuse abgesaugt werden, daß die optimale Lösemittelkonzentration bei weitem
nicht erreicht wird. Trotzdem läßt sich ein Austreten von Lösemitteldämpfen in den
Umgebungsbereich der Trocknergehäuse und Druckwerke nicht völlig unterbinden, so daß
die gesamte Druckmaschine mit einer nach unten offenen Haube überdeckt werden muß,
aus der eine weitere Luftabsaugung stattfindet, um die sich in der Haube ansammelnden
Lösemitteldämpfe ebenfalls der Abscheideanlage zuzuführen. In der aus der Maschinenhaube
abgesaugten Luft ist die Lösemittelkonzentration noch geringer und damit ungünstiger
als in der aus den Trocknergehäusen entnommenen Luft.
[0005] Für den Betrieb der bekannten Trocknervorrichtungen ist ein hoher Energieaufwand
erforderlich und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Energieaufwand zu
vermindern ohne dabei die Trocknerleistung zu verschlechtern.
[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 zusammengefaßten
Merkmale vor.
[0007] Diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die durch die
Prallstrahlen hervorgerufene Trocknungswirkung bei zunehmendem Trocknungsgrad stark
nachläßt, da sich auf der Farboberfläche eine Gelschicht ausbildet, die selbst bei
höherer Anströmgeschwindigkeit und längerer Verweildauer eines jeden Papierbahnabschnittes
im Trockner kaum noch Lösemittel aus tieferen Farbschichten an die Oberfläche gelangen
läßt. Die bisher unternommenen Versuche, durch immer noch höhere Gebläseleistungen
und immer noch längere Laufstrecken der Papierbahn im Trocknergehäuse zu einer besseren
Durchtrocknung zu kommen, haben daher zu einer im Vergleich zum erreichten Effekt
weit überproportionalen Steigerung des Aufwandes geführt.
[0008] Insbesondere ergibt sich aus der obigen Erkenntnis, daß die Luftstrahlen, die von
der einen der beiden Prallstrahl-Düsenanordnungen gegen die "trockene", d.h. nicht
frisch bedruckte Seite der Papierbahn geblasen werden, so gut wie nicht zur Trocknung
beitragen. Somit dienen sie im wesentlichen nur dazu, die Papierbahn gegen den Druck
der Luftstrahlen abzustützen, die gegen die "nasse" Papierbahnseite geblasen werden.
[0009] Wie in der Praxis durchgeführte Versuche gezeigt haben, ist eine derartige Abstützung
mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Leitfläche insbesondere bei sehr hohen
Papierbahnbahngeschwindigkeiten in völlig ausreichender Weise möglich. Dies ist insofern
überraschend, als man zunächst vermuten könnte, daß zwischen der ebenen Papierbahnfläche
und dem ebenen Flächenbereich der Leitfläche wegen der hohen Geschwindigkeit, mit
der sich die Papierbahn bewegt, ein Venturi-Effekt eintritt, der zu einer Ansaugung
zwischen diesen zueinander parallelen Flächen führt. Tatsächlich reißt aber die Papierbahn
auf jeder ihrer Seiten aufgrund ihrer Rauhigkeit eine Luftschicht mit sich mit, die
bei hohen Geschwindigkeiten senkrecht zur Bewegungsrichtung gemessen mehrere Zentimeter
dick sein kann. Dadurch, daß diese Luftschicht durch einen sich nach hinten verjüngenden
"Trichter", der von der Papierbahn und dem gekrümmten Flächenabschnitt gebildet wird,
in den nachfolgenden Luftspalt mit gleichförmiger Weite hineingerissen und -gepreßt
wird, entsteht in diesem Luftspalt ein ausreichend hoher Druck, um eine Berührung
zwischen der Papierbahn und der Leitfläche mit Sicherheit auszuschließen. Um bei langsameren
Papierbahngeschwindigkeiten, beispielsweise beim Anfahren oder Abbremsen der Druckmaschine
für einen ausreichenden Überdruck zu sorgen, kann vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen
sein, um Blasluft in den Luftspalt zwischen Papierbahn und Leitfläche einzublasen.
Die hierfür benötigte Luftmenge ist erheblich geringer, als die von der bisher für
erforderlich gehaltenen zweiten Prallstrahl-Düsenanordnung und dem zugehörigen Gebläse
umgewälzten Luftmenge.
[0010] Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung kann somit ohne eine Verminderung des Trocknungseffektes
auf eine von jeweils zwei Prallstrahl-Düsenanordnungen und das zugehörige Gebläse
verzichtet werden, so daß eine 50%ige Reduzierung der Gebläseleistung erzielt wird.
Bei einer Rotations-Tiefdruckmaschine, die für einen beidseitigen 4-Farben-Druck acht
Druckwerke umfaßt, führt dies zu einer immensen Energieeinsparung.
[0011] Bei herkömmlichen Rotations-Tiefdruckmaschinen ist es erforderlich, hinter den Trockenvorrichtungen
jeweils eine sogenannte Dampflanze anzuordnen. Es handelt sich dabei um ein quer zur
Bewegungsrichtung der Papierbahn verlaufendes Rohr mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen,
durch die Wasserdampf auf die Papierbahn strömt, um diese zu befeuchten. Dadurch wird
ein Schrumpfungsprozeß korrigiert, den die Papierbahn in den herkömmlichen Trocknern
erleidet und der ansonsten die Registergenauigkeit beeinträchtigen würde.
[0012] Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Trockenvorrichtung besteht darin, daß
die eben beschriebene Dampflanze in sie integriert werden kann. Vorzugsweise wird
sie unmittelbar hinter der Einrichtung zum Einblasen von Luft Luft in den zwischen
der Papierbahn und der Leitfläche gebildeten Luftspalt so angeordnet, daß auch der
Wasserdampf in diesen Luftspalt strömt. Dadurch läßt sich anders als beim Stand der
Technik, bei dem der größte Teil des Wasserdampfes nicht in die Papierbahn eindringt,
eine sehr intensive Befeuchtung der Papierbahn erreichen, wodurch zusätzlich Wärmeenergie
eingespart wird.
[0013] Außerdem trägt der Wärmeinhalt des Wasserdampfes zu einer verstärkten Ausdiffusion
des Losemittels aus dem Papier und der aufgebrachten Farbschicht bei. Bildet man überdies,
wie dies vorzugsweise geschieht, das Gehäuse der erfindungsgemäßen Trockenvorrichtung
so aus, daß sie mit Ausnahme von zwei engen Spalten, durch die die Papierbahn ein-
bzw. austritt, völlig geschlossen ist, so wird die im Trocknergehäuse zirkulierende
Luft mit Feuchtigkeit angereichert, so daß die Papierbahn von vorneherein weniger
stark schrumpft.
[0014] Ein weiterer Vorteil der nahezu geschlossenen Gehäuseausbildung besteht darin, daß
die im Gehäuse zirkulierende Luft wesentlich starker mit Lösemittel angereichert werden
kann, ohne daß es zu einem Austreten von Lösemitteldämpfen aus dem Trocknergehäuse
kommt. Es lassen sich daher in der aus dem Trocknergehäuse abgesaugten Luft Lösemittelkonzentrationen
nahe dem gesetzlich zugelassenen Wert von 50 % der unteren Explosionsgrenze erreichen,
wodurch der Wirkungsgrad der Lösemittel-Adsorptionsanlage erheblich verbessert wird.
Außerdem erübrigt sich eine Absaugung aus der Maschinenhaube.
[0015] Bei Rotations-Tiefdruckmaschinen, die eine Final-Trockenstrecke aufweisen, in der
der restliche Lösemittelgehalt im fertig gedruckten Produkt weiter abgesenkt wird,
ist es vorteilhaft, die in dieser Final-Trockenstrecke anfallende, einen hohen Wärmegehalt
aufweisende aber nur relativ schwach mit Lösemitteldämpfen beladene Luft der erfindungsgemäßen
Trockenvorrichtung zuzuführen, um hier einen Teil in der der Final-Trockenstrecke
erzeugten Wärme zu nutzen und die Luft weiter mit Lösemittel anzureichern, bevor sie
der Abscheideanlage zugeführt wird.
[0016] Zsammenfassend ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht
nur die für den Betrieb der Trockenvorrichtung erforderliche elektrische Leistung
erheblich gesenkt sondern auch die Weglänge beträchtlich verringert werden kann, auf
der die Papierbahn die Trockenvorrichtung durchlaufen muß, um eine weitere Bearbeitung
ohne die Gefahr eines Verwischens der Farbe zu ermöglichen. Tatsächlich wird die Trockenstrecke
so kurz, daß die Trockenvorrichtung von der Papierbahn zwischen Eintritts- und Austrittsspalt
geradlinig durchlaufen werden kann und keinerlei Leitspindeln benötigt. Somit ist
eine derartige Trockenvorrichtung optimal für einen Einbau in eine Rotationstiefdruckmaschine
geeignet, bei der die Druckwerke in Turmbauweise übereinander angeordnet sind und
die Papierbahn in jedem der Türme nur durch die Formzylinder und Presseure der Druckwerke,
ansonsten aber berührungsfrei geführt wird, wie dies in der älteren Europäischen Patentanmeldung
93 117 070.8 beschrieben ist.
[0017] Diese und weitere Vorteile sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
[0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine eine stark schematisierte,
teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Trockenvorrichtung.
[0019] Die Trockenvorrichtung 1 umfaßt ein weitgehend geschlossenes Gehäuse 2, in dessen
in der Figur linken Teil ein nicht näher dargestelltes Gebläse untergebracht ist,
das aus dem Inneren des Gehäuses Luft ansaugt und über eine Vielzahl von Düsenrohren
4 in Richtung der Pfeile L auf eine Papierbahn 6 bläst, die das Trocknergehäuse 2
in Richtung der Pfeile P von oben nach unten durchläuft. Dabei ist angenommen, daß
sich unmittelbar oberhalb der Trockenvorrichtung 1 das Druckwerk einer Rotations-Tiefdruckmaschine
befindet, in dem die Papierbahn auf der in der Figur linken Seite bedruckt worden
ist.
[0020] Um eine ausreichende Trocknung sicherzustellen, sind mehrere zueinander parallele
Düsenrohre 4 so angeordnet, daß sie in Bewegungsrichtung der Papierbahn 6 hintereinander
der frisch bedruckten Seite der Papierbahn 6 gegenüberliegen. Dabei erstrecken sich
die Düsenrohre 4, von denen jedes eine Vielzahl von Luft-Austrittsdüsen aufweist,
quer zur Bewegungsrichtung der Papierbahn 6 in etwa über deren gesamte Breite. Die
Verbindungsleitungen, über die den Düsenrohren 4 die vom Gebläse kommende Luft zugeführt
wird, sind im Schnitt der Figur nicht zu sehen.
[0021] Auf der den Düsenrohren 4 gegenüberliegenden Seite der Papierbahn 6 ist ein im Querschnitt
tragflächenförmiger Hohlkörper 8 so angeordnet, daß er sich mit einem ebenen Flächenbereich
9 seiner Außenfläche parallel zur Papierbahn 6 und in einem geringen Abstand zu dieser
erstreckt. Senkrecht zur Zeichenebene der Figur besitzt der Hohlkörper 8 ebenfalls
eine Ausdehnung, die in etwa der Breite der Papierbahn quer zur Bewegungsrichtung
entspricht.
[0022] An seinem oberen Ende geht der ebene Flächenbereich 9 in einen gekrümmten Flächenbereich
10 über, dessen Mantellinien senkrecht zur Zeichenebene parallel zur Papierbahn 6
verlaufen, der aber im dargestellten Schnitt so von der Papierbahn weggebogen ist,
daß sich der zwischen der Papierbahn 6 und den Flächenbereichen 9, 10 gebildete Luftspalt
11 zum Eintrittsende der Papierbahn hin erweitert.
[0023] Auf diese Weise wird durch die in Richtung der Pfeile P erfolgende Vorwärtsbewegung
der Papierbahn 6 eine ausreichend große Menge an Luft in diesen Luftspalt 11 hinein
mitgerissen, daß sich zwischen der Papierbahn 6 und der von den Flächenbereichen 9,
10 gebildeten Leitfläche ein Luftpolster bildet, an dem sich die Papierbahn 6 gegen
den von den Luftströmen L der Düsenrohre 4 ausgeübten Druck abstützen kann, ohne mit
der Leitfläche 9, 10 in unmittelbare Berührung zu kommen. Papierreißer und Kratzer
in der Farbe, mit der auch die den Leitflächen 9, 10 zugewandte Seite der Papierbahn
6 bereits bedruckt sein kann, werden somit wirkungsvoll vermieden.
[0024] Da das Gehäuse 2 vorzugsweise als nahezu geschlossene Einheit ausgebildet ist, die
nur einen sehr engen Eintrittsspalt 14 für die Papierbahn 6 an ihrem oberen Ende und
einen ebenso engen Austrittsspalt 15 an ihrem unteren Ende aufweist, kann es zur Stabilisierung
des im Luftspalt 11 aufgebauten Luftpolsters vorteilhaft sein, im Bereich des oberen
Endes des Luftspaltes Druckluft zuzuführen, wie dies durch die Pfeile D angedeutet
ist. Dabei kann das Innere des Hohlkörpers 8 als Druckluft-Leitungsraum verwendet
werden. Die pro Zeiteinheit erforderliche Menge an Blasluft ist wesentlich geringer,
als die Luftmenge, die von der gegenüberliegenden, von den Düsenrohren 4 gebildeten
Prallstrahl-Düsenanordnung gegen die Papierbahn 6 geblasen wird. Der für die Erzeugung
und Zufuhr dieser Blasluft erforderliche Energieaufwand ist somit im Vergleich zur
Gebläseleistung der Prallstrahl-Düsenanordnung vernachlässigbar klein.
[0025] Unterhalb der Druckluft-Düsenreihe ist eine Dampflanze 18 eingebaut, die von einem
sich quer zur Bewegungsrichtung der Papierbahn 6 und über deren ganze Breite erstreckenden
Rohr gebildet wird, das eine Vielzahl von Düsenöffnungen aufweist, die es ermöglichen,
durch das Rohr zugeführten Wasserdampf in Richtung des Pfeiles W auf die Papierbahn
zu blasen. Diese Befeuchtung der Papierbahn ist erforderlich, um zu verhindern, daß
die Papierbahn durch einen im Trockner ansonsten stattfindenden Wasserentzug schrumpft,
wodurch die Registergenauigkeit beeinträchtigt würde. Diese Anordnung der Dampflanze
ermöglicht nicht nur eine Verkleinerung der gesamten Druckmaschine sondern hat auch
den Vorteil, daß der ausströmende Dampf in sehr intensiven Kontakt mit der Papierbahn
gebracht werden kann. Dadurch sinkt die benötigte Dampfmenge, was zu einer Energieeinsparung
beiträgt. Außerdem wird der Wärmeinhalt des Dampfes im Trockner genutzt, um das Ausdiffundieren
des Lösungsmittels aus der Farbe zu beschleunigen. Es kann also auch Trocknungsenergie
eingespart werden.
[0026] Die Rohrleitungen, die dazu dienen, aus dem Gehäuse 2 mit Losemitteldämpfen beladene
Luft ab- und einer Adsorptions- und Abscheideanlage zuzuführen, sind in der Figur
ebenso weggelassen, wie optionale Rohrleitungen, durch die dem Gehäuse 2 vorgewärmte
und eventuell bereits mit geringe Lösemittelmengen enthaltende Luft, beispielsweise
von einer Finaltrockenstrecke der Druckmaschine zugeführt werden kann.
[0027] Wesentliche Aspekte, die der Figur deutlich entnehmbar sind, sind die Kürze der Trockenstrecke
und die Tatsache, daß die Papierbahn 6 das Trocknergehäuse 2 völlig berührungsfrei
durchläuft, die Trockenvorrichtung also ohne Leitspindeln auskommt.
1. Trockenvorrichtung für eine Papierbahn, die eine Rotationsdruckmaschine, insbesondere
eine Rotationstiefdruckmaschine durchläuft, wobei die Trockenvorrichtung unmittelbar
hinter einem Druckwerk der Druckmaschine angeordnet ist und ein Gehäuse, das von der
Papierbahn durchlaufen wird, sowie eine Gebläseanordnung und sich quer zur Bewegungsrichtung
der Papierbahn im wesentlichen über deren gesamte Breite erstreckende Düsenrohre umfaßt,
durch die von der Gebläseanordnung aus dem Gehäuse angesaugte Luft auf die Papierbahn
geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohre (4) nur auf der frisch bedruckten Seite der Papierbahn (6) angeordnet
sind, und daß auf der den Düsenrohren (4) gegenüberliegenden Seite der Papierbahn
(6) eine Leitfläche (9, 10) vorgesehen ist, an der sich die Papierbahn (6) über ein
Luftpolter berührungsfrei abstützt.
2. Trockenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (9, 10) einen ebenen Flächenbereich (10) umfaßt, der sich im wesentlichen
so parallel zur Papierbahn (6) erstreckt, daß er mit dieser einen Luftspalt (11) mit
in etwa gleichbleibender Weite einschließt, und daß der ebene Flächenbereich (9) an
seinem in Bewegungsrichtung der Papierbahn (6) vorderen Ende in einen gekrümmten Flächenbereich
(10) übergeht, dessen Mantellinien quer zur Bewegungsrichtung parall zur Papierbahn
(6) verlaufen und der in Längsrichtung so von ihr weggebogen ist, daß sich der zwischen
ihm und der Papierbahn (6) eingeschlossene Luftspalt zur Eintrittsseite der Papierbahn
(6) hin erweitert.
3. Trockenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbereiche (9, 10), mit denen die Leitfläche der Papierbahn (6) gegenüberliegt,
zusammen etwa größer sind als der Flächenbereich, mit dem die Düsenrohre (4) der anderen
Seite der Papierbahn (6) gegenüberliegen.
4. Trockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (9, 10) eine Außenfläche eines neben der Bewegungsbahn der Papierbahn
(6) angeordneten Hohlkörpers (8) ist.
5. Trockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einblasen von Luft in den zwischen der Leitfläche (9, 10)
und der Papierbahn (6) eingeschlossenen Luftspalt angeordnet ist.
6. Trockenvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einblasen von Luft im Bereich des gekrümmten Flächenabschnittes
(10) angeordnet ist.
7. Trockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zum Einblasen von Wasserdampf in den Luftspalt (11) zwischen
der Leitfläche (9, 10) und der Papierbahn (6) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 in Verbindung mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einblasen von Luft in Bewegungsrichtung der Papierbahn (6)
vor der Einrichtung (18) zum Einblasen von Wasserdampf angeordnet ist.
9. Trockenvorrichung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) als nahezu geschlossene Einheit mit engen Ein- und Austrittsspalten
(14, 15) für die Papierbahn (6) ausgebildet ist.
10. Trockenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenvorrichtung erwärmte und mit Lösemittel vorbeladene Luft von einer
Finaltrockenstrecke der Rotationsdruckmaschine zugeführt wird.
11. Trockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte und mit Lösemittel vorbeladene Luft aus der Finaltrockenstrecke
der Einrichtung zum Einblasen von Luft in den zwischen der Leitfläche (9, 10) und
der Papierbahn eingeschlossenen Luftspalt zugeführt wird.