Schwebetrockner, insbesondere Offsettrockner

Abstract

 Bei bekannten Schwebetrocknern wird die zu trocknende Bahn zwischen einer unteren und einer hierzu versetzten oberen Reihe von Düsenbalken berührungslos geführt. Durch Anordnung vieler kleiner Düsenbalken pro Längeneinheit erreicht man einerseits eine stabile Bahnführung, andererseits eine hohe Dichte der Trocknungsleistung. Bei gewissen Papiersorten bewirkt die im Druckwerk aufgenommene Wassermenge eine Quellung. Diese führt zur Bildung von Längsfalten, die die Düsenbalken berühren, so daß die Druckfarbe abschmiert.
Bei dem neuen Schwebetrockner ist die Breite der in einem Anfangsabschnitt (p) der Trocknungsstrecke angeordneten Düsenbalken (4a, 4b) größer als die Breite der im restlichen Abschnitt der Trocknungsstrecke angebrachten Düsenbalken (5a, 5b). Der Abstand zweier benachbarter, im Anfangsabschnitt (p) angeordneten Düsenbalken (4a, 4b) ist größer als der Abstand zweier benachbarter, im restlichen Abschnitt (q) angeordneten Düsenbalken (5a, 5b). Dadurch wird erreicht, daß die Papierbahn im Anfangsabschnitt verstärkte Querwellen bildet. Auf diese Weise wird sie in Querrichtung ausgesteift, so daß die Bildung von Längswellen unterdrückt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schwebetrockner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bei Schwebetrocknern ist es ein altbekanntes Problem, daß die berührungslos geführte Materialbahn zur Bildung von Längsfalten neigt. Das hängt insbesondere mit der Breitendehnung zusammen. Mit diesem Problem befaßt sich schon eine in der DE-Z "Holz als Roh- und Werkstoff" 34 (1976) 275 bis 279 veröffentlichte Arbeit. Durch die versetzte Anordnung der unteren und oberen Düsenbalken wird eine wellenförmige Bahnführung erzwungen. Dadurch wird die Bahn in Querrichtung versteift, so daß die Bildung von Falten parallel zur Durchlaufrichtung unterdrückt wird.

[0003] Die Amplitude der Sinuswelle hängt einerseits von dem Druck ab, den die aus den Düsen ausgeblasene Strömung auf die Bahn ausübt, andrerseits von der Zugspannung, die in der Bahn wirksam ist. Bei zu hoher Bahnspannung wird die Bahn glattgezogen, so daß die Querversteifung nur schwach ausgepragt ist. Bei zu niedriger Zugspannung wachsen die Wellenberge an, so daß sie die Düsenbalken streifen. Die Druckkräfte hängen von der Geschwindigkeit und von der Menge der ausgeblasenen Luft sowie von der Bauart der Düsenbalken ab.

[0004] Bei Trocknern ist man meistens bestrebt, die Leistungsdichte so weit wie möglich zu erhöhen, um die Trocknungsstrecke möglichst kurz zu halten. Das erreicht man durch hohe Luftgeschwindigkeit. Anordnung vieler kleiner Düsenbalken pro Längeneinheit und kurzen Abstand zwischen den Ebenen, in denen die Mündungen der unteren und der oberen Düsen angeordnet sind.

[0005] Für zahlreiche Anwendungsfälle ist es gelungen, die oft widerstreitenden Bedingungen zu erfüllen, die sich einerseits aus der Notwendigkeit einer stabilen und faltenfreien Bahnführung, andrerseits aus der Forderung nach hoher Leistungsdichte ergeben.

[0006] Bei modernen Offsettrocknern ist der Abstand mischen der Ebene, in der die Mündungen der unteren Düsen liegen, und der Ebene, in der die Mündungen der oberen Düsen liegen, in der Regel etwa 5 bis 12 mm. Der typischie Düsenbalken ist etwa 50 bis 100 mm breit, und der typische Abstand benachbarter Düsenbalken (Mitte bis Mitte) liegt meistens zwischen 100 und 300 mm. Die typische Zugspannung beträgt etwa 500 N pro m Bahnbreite. Mit dieser Parameterkombination ist die Bildung von Wellen so schwach ausgeprägt, daß sie kaum erkennbar ist.

[0007] Nachdem die angegebene Parameterkombination sich seit Jahren hinsichtlich Bahnführung, Faltenfreiheit und Leistungsdichte in der Praxis bestens bewährt hatte, ergab sich in jüngster Zeit das zunächst unerklärliche Problem, daß - möglicherweise im Zusammenhang mit dem Einsatz anderer Papiersorten - die Bahn die Düsenbalken berührt, so daß Druckfarbe abschmiert. Bei genauer Analyse zeigte sich, daß die Berührung immer im ersten Drittel der Trocknungsstrecke erfolgt. Es zeigte sich ferner, daß die Lage des Bereiches, in dem die Berührung vorkommt, von der Bahngeschwindigkeit abhängt: bei geringer Bahngeschwindigkeit liegt der Bereich unmittelbar in der Nähe des Einlaufs, bei höherer Bahngeschwindigkeit wandert er weiter in den Trockner hinein.

[0008] Als Ursache des neuartigen Phänomens wurde eine Dehnung der Bahn in Querrichtung erkannt. Diese wird offenbar dadurch verursacht, daß im Druckwerk eine größere Menge Wasser als bisher gewohnt in das Papier eindringt und die Bahn zum Quellen bringt. Je nach der Durchlaufgeschwindigkeit liegt die Stelle, an der die maximale Breite erreicht wird, schon in der Nähe des Einlaufschlitzes oder in einer etwas größeren Entfernung, die aber selbst bei den höchsten untersuchten Bahngeschwindigkeiten nicht größer ist als etwa ein Drittel der Trocknungsstrecke. Nachdem die maximale Breite erreicht ist, beginnt die Bahn infolge der Trocknung wieder zu schrumpfen. Die Dehnung in Querrichtung führt - zusätzlich zu dem in der eingangs angegebenen DE-Z beschriebenen Effekt - zu einer verstärkten Ausbildung von Längsfalten. Diese haben eine Höhe von etwa 8 mm und berühren daher die Düsenbalken. Die schwach ausgebildeten Querwellen haben keinen ausreichenden Versteifungseffekt. Die Düsenstrahlen haben auch keinen nennenswerten Breitstreckeffekt.

[0009] Die an sich naheliegende Maßnahme, den Abstand zwischen den unteren und den oberen Düsenbalken zu vergrößern, um so die Berührung zu vermeiden, kann nicht zum Erfolg führen. Sie würde eine Destabilisierung der Schwebelage mit Kantenflattern und Abreißen der Bahn bewirken.

[0010] Die EP 0 192 169 B1 befaßt sich mit der berührungsfreien Führung von Warenbahnen in Fällen, bei denen es besonders schwierig ist, zwischen Bahnstabilität und Faltenfreiheit einerseits und hoher Leistungsdichte andrerseits einen Kompromiß zu finden. Die angegebene Problemlösung besteht darin, daß die Flächen, in denen die Mündungen der unteren und oberen Düsen angeordnet sind, der gewünschten Wellenform angepaßt sind, die von der Bahn durchlaufen wird. Diese Vorrichtung ist insbesondere für die Wärmebehandlung von Metallbändern vorgesehen.

[0011] Auch die DE 38 15 212 C2 geht von der Aufgabenstellung aus, bei einem Schwebetrockner einen guten Wärmeübergang mit guter Stabilität der Warenbahn zu vereinen. Die Düsenbalken, welche als Luftkissendüsen mit je zwei im Abstand voneinander angeordneten Düsenschlitzen ausgebildet sind, sind größer als sonst üblich. Die Gesamtbreite beträgt etwa 13,35 cm. Auch der Abstand zwischen benachbarten Düsenkästen ist größer als üblich: 30,48 bis 38,1 cm.

[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwebetrockner mit den baulichen Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 zu schaffen, bei dem auch frisch angefeuchtete Bahnen aus quellfähigem Papier im Anfangsabschnitt der Trocknungsstrecke faltenfrei geführt werden, ohne die Düsenbalken zu streifen.

[0013] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0014] Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.

[0015] Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung.

[0016] Die Figuren 1 und 2 zeigen stark vereinfacht je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0017] Figur 3 zeigt perspektivisch einen bevorzugten Düsenbalken für einen Schwebetrockner gemäß der Erfindung.

[0018] Wie Figur 1 zeigt, sind in einem Gehäuse 1 längs einer Trocknungsstrecke, die von einem Einlaufschlitz 2 bis zu einem Auslaufschlitz 3 reicht, waagerechte Düsenbalken 4a, 4b, 5a, 5b angeordnet, die sich quer zu der durch den Pfeil 6 symbolisierten Durchlaufrichtung erstrecken. Die Düsenbalken 4a, 5a bilden eine untere Reihe, die Düsenbalken 4b, 5b eine obere Reihe. Die Düsenbalken 4a, 4b sind in einem beim Einlaufspalt 2 beginnenden Anfangsabschnitt p der Trocknungsstrecke angebracht, die Düsenbalken 5a, 5b in dem restlichen Abschnitt q. Der Anfangsabschnitt p umfaßt etwa 10 bis 35 %, vorzugsweise etwa ein Drittel der gesamten Trocknungsstrecke.

[0019] Die in dem Anfangsabschnitt p untergebrachten Düsenbalken 4a, 4b haben eine einheitliche Breite b₄. Die Düsenbalken 5a, 5b haben ebenfalls alle eine einheitliche Breite b₅, die jedoch deutlich kleiner ist als die Breite b₄. Das Verhältnis b₄:b₅ liegt zwischen 2:1 und 3:1.

[0020] Zwischen zwei benachbarten Düsenbalken 4a besteht ein Abstand (Mitte bis Mitte) a₄, ebenso zwischen benachbarten Düsenbalken 4b. Zwischen zwei benachbarten Düsenbalken 5a besteht ein Abstand a₅, ebenso zwischen zwei benachbarten Düsenbalken 5b. Die oberen Düsenbalken 4b sind versetzt zu den unteren Düsenbalken 4a angeordnet, so daß ein Düsenbalken 4b einer Lücke zwischen zwei benachbarten Düsenbalken 4a vorzugsweise etwa mittig gegenüberliegt. In entsprechender Weise sind auch die Düsenbalken 5a, 5b versetzt zueinander angeordnet.

[0021] Die Düsenbalken 4a, 4b, 5a, 5b sind als Luftkissendüsen ausgebildet. Zum Beispiel besteht der Düsenbalken 4a im wesentlichen aus einem hohlen, von Blechen umschlossenen Kasten mit rechteckigem Querschnitt, der an seiner Oberseite, den Seitenwänden benachbart, mit zwei Blasschlitzen 7, 8 versehen ist, die sich über die gesamte Länge des Düsenbalkens 4a, d. h. im wesentlichen über die Arbeitsbreite des Schwebetrockners erstrecken. Zwischen den Blasschlitzen 7, 8 sitzt ein Stegblech 9. Die übrigen Düsenbalken 4b, 5a, 5b sind entsprechend ausgebildet, jedoch sind bei den oberen Düsenkästen 4b, 5b die Blasschlitze an der Unterseite angebracht. Die Mündungen der Blasschlitze der unteren Düsenbalken 4a, 5a liegen in einer waagerechten Ebene 11, die Mündungen der Blasschlitze der oberen Düsenbalken 4b, 5b liegen in einer waagerechten Ebene 12. Der Abstand d der beiden Ebenen ist auf der ganzen Länge des Trockners konstant. Typische Abmessungen sind in der nachfolgenden Tabelle (in mm) angegeben.

Tabelle

a4	200 - 500
a5	100 - 300
b4	100 - 250
b5	50 - 100
d	5 - 12

[0022] Jeder Düsenkasten 4a, 4b, 5a, 5b hat zum Beispiel an einer Stirnseite eine Einlaßöffnung für das Trocknungsmedium. Diese ist, wie bekannt, an einen nicht dargestellten Kanal angeschlossen, der mit der Druckseite eines ebenfalls nicht dargestellten Ventilators in Verbindung steht. Der Trockner kann auch aus mehreren aneinandergereihten Feldern mit getrennten Systemen zum Umwälzen des Trocknungsmediums aufgebaut sein.

[0023] Im Betrieb wird dem Schwebetrockner eine frisch bedruckte Papierbahn zugeführt. Neben der Druckfarbe hat die Bahn im Druckwerk auch Wasser aufgenommen. Durch vor- und nachgeschaltete Vorrichtungen, die dem Stand der Technik entsprechen und nicht zur Erfindung gehören, wird eine vorgegebene Längsspannung von zum Beispiel 500 N/m aufrechterhalten. Durch die Düsenbalken 4a, 4b, 5a, 5b wird die Papierbahn auf der gesamten Trocknungsstrecke mit Heißluft beaufschlagt. Im Bereich des Anfangsabschnitts sind die von der Strömung ausgeübten Kräfte relativ groß. Die Papierbahn nimmt in diesem Bereich eine wellblechartige Form an. Dadurch wird sie in Querrichtung ausgesteift, so daß die Bildung von Längsfalten unterdrückt wird.

[0024] In dem restlichen Abschnitt q sind die aerodynamischen Kräfte wesentlich kleiner. Die Höhe der Wellen ist so gering, daß die Bahn durch die Längsspannung nahezu spiegelglatt gezogen wird. Eine Aussteifung in Querrichtung ist daher nur in entsprechend geringern Maße vorhanden. Im Abschnitt q ist die pro Längeneinheit zugeführte Trocknungsleistung sehr hoch.

[0025] Die Papierbahn 13 ist am Ende des Anfangsabschnitts p so weit getrocknet, daß die durch Quellung bedingte Verbreiterung das Maximum überschritten oder zumindest erreicht hat. Eine verstärkte Neigung zur Bildung von Längsfalten besteht daher in dem Abschnitt q nicht mehr. Die Bildung von Längsfalten wird in diesem Abschnitt durch bewährte, dem Stand der Technik entsprechende Düsenanordnungen und Betriebsparameter ausgeschlossen.

[0026] Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Düsenbalken 14a, 14b, 15a, 15b eine andere Querschnittsform als bei Figur 1. Die beiden Blasschlitze 17, 18 sind durch geneigte Leitflächen begrenzt, die an den Rändern der Seitenwände und des Stegbleches 19 des Düsenbalkens ausgebildet sind. Das Stegblech 19 ist perforiert. Der Düsenbalken geht auf der Seite, die dem Stegblech 19 abgekehrt ist, in einen keilartig verengten Kanal über, der an einen nicht dargestellten Luftverteilkasten angeschlossen ist.

[0027] In dem Anfangsabschnitt p ist die Breite der Düsenbalken 14a, 14b in mehreren Stufen, vorzugsweise von Düsenbalken zu Düsenbalken, verkleinert, ebenso der Abstand zwischen benachbarten Düsenbalken. In dem restlichen Abschnitt q haben alle Düsenbalken 15a, 15b die gleiche Breite und sind in gleich großen Abständen angeordnet.

[0028] Bezüglich der Wirkungsweise gilt weitgehend das gleiche, was im Zusammenhang mit Figur 1 ausgeführt wurde, jedoch mit dem Unterschied, daß in dem Anfangsabschnitt p die Höhe der Wellen von Welle zu Welle abnimmt.

[0029] Die Erfindung setzt keine bestimmte Form der Düsenbalken voraus. Sie ist in Verbindung mit allen Düsenbalken anwendbar, welche geeignet sind, bei versetzter Anordnung von oberen und unteren Düsenbalken eine durchlaufende Bahn in Wellenform aerodynamisch in der Schwebe zu stabilisieren. Zahlreiche geeignete Düsen gehören zum Stand der Technik.

[0030] Ein in Figur 3 gezeigter bevorzugter Düsenbalken 20 hat einen Querschnitt ähnlich wie die in Figur 2 dargestellten Düsenbalken, unterscheidet sich aber hiervon dadurch, daß die Blasschlitze durch Lochreihen ersetzt sind. Die Löcher sind - wie in der DE 26 13 135 B2 ausführlich beschrieben, als halbrunde Aussparungen 21, 22 an den abgewinkelten Randstreifen 23, 24 der Seitenwände 25, 26 ausgebildet. Die Randstreifen 23, 24 stützen sich unter Vorspannung auf geneigten Leitflächen 27, 28 an den Rändern des perforierten Stegblechs 29 ab. Die aus den Aussparungen 21, 22 austretenden Blasstrahlen sind schräg aufeinander zu gerichtet.

Ansprüche

1. Schwebetrockner für frisch angefeuchtete Bahnen aus quellfähigem Papier, insbesondere Offsettrockner,
mit einer Reihe von unteren, sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckenden Düsenbalken, die längs der Trocknungsstrecke mit Abstand zueinander angeordnet und an ihrer Oberseite mit Blasöffnungen versehen sind
und mit einer Reihe von oberen, sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckenden Düsenbalken, die mit Abstand zueinander und versetz:t zu den unteren Düsenbalken angeordnet und an ihrer Unterseite mit Blasöffnungen versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite der in einem Anfangsabschnitt (p) der Trocknungsstrecke angeordneten Düsenbalken (4a, 4b, 14a, 14b) größer ist als die Breite der im restlichen Abschnitt der Trocknungsstrecke angebrachten Düsenbalken (5a, 5b, 15a, 15b)
und daß der Abstand zweier benachbarter, im Anfangsabschnitt (p) angeordneten Düsenbalken (4a, 4b, 14a, 14b) größer ist als der Abstand zweier benachbarter, im restlichen Abschnitt (q) angeordneten Düsenbalken (5a, 5b, 15a, 15b).

2. Schwebetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsabschnitt (p) eine Teilstrecke von 10 bis 35 % der gesamten Trocknungsstrecke umfaßt.

3. Schwebetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anfangsabschnitt (p) alle Düsenbalken (4a, 4b) die gleiche Breite haben und im gleichen Abstand angeordnet sind.

4. Schwebetrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anfangsabschnitt (p) die Breite der Düsenbalken (14a, 14b) ebenso wie der Abstand benachbarter Düsenbalken (14a, 14b) in Durchlaufrichtung stufenweise verkleinert ist.

5. Schwebetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem restlichen Abschnitt (q) alle Düsenbalken (5a, 5b, 15a, 15b) die gleiche Breite haben und in gleichen Abständen angeordnet sind.

6. Schwebetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der maximalen und der minimalen Breite ebenso wie das Verhältnis zwischen dem maximalen und dem minimalen Abstand zwischen 2:1 und 3:1 liegt.

7. Schwebetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenbalken (4a, 4b, 5a, 5b, 14a, 14b, 15a, 15b) als Luftkissendüse ausgebildet ist.

8. Schwebetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Blasöffnungen der unteren Düsenbalken (4a, 5a, 14a, 15a) in einer waagerechten unteren Ebene (11) und diejenigen der oberen Düsenbalken (4b, 5b, 14b, 15b) in einer oberen Ebene (12) liegen und daß der Abstand (d) der beiden Ebenen (11, 12) auf der ganzen Trockenstrecke konstant ist.

Zeichnung