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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen einer
Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einem Gehäuse, das
eine Führungsfläche aufweist,
in der Gasaustrittsöffnungen
angeordnet sind, die mit einer Gasdruckerzeugungseinrichtung verbunden
sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer Beschichtungseinrichtung
für eine
Materialbahn und einer derartigen Vorrichtung.
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Eine
Vorrichtung zum berührungslosen
Führen
einer Materialbahn der eingangs genannten Art ist beispielsweise
aus
EP 1 041 026 B1 bekannt.
Bei der Herstellung und Verarbeitung von Materialbahnen, beispielsweise
Papier- oder Kartonbahnen,
ist es häufig
erforderlich, die Bahn berührungslos
umzulenken. Dies gilt beispielsweise dann, wenn die Bahn in einer
Beschichtungsanlage beschichtet worden ist. Solange die Beschichtung
noch nicht fest oder trocken geworden ist, kann man die Bahn an
ihrer beschichteten Seite nicht berühren, um sie zu führen oder
umzulenken. Man verwendet deswegen ein Druckgaspolster, in den meisten
Fällen
ein Druckluftpolster, auf dem die Bahn beim Umlenken oder bei einer
anderen Führung
ruhen kann. Das Luftpolster stützt
die Materialbahn dann ab.
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Man
kann allerdings in einigen Situationen beobachten, daß die beschichtete
Seite der Bahn trotz des berührungslosen
Abstützens
nicht die Qualität
hat, die man eigentlich erwarten würde.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität einer Oberfläche der
Materialbahn auf einfache Weise sicherzustellen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß das
Gehäuse
außerhalb
der Führungsfläche mindestens eine
Gasausblasöffnung
aufweist, durch die Druckgas ausstoßbar ist.
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Dieser
Ausgestaltung liegt folgende Überlegung
zugrunde: Wenn eine Materialbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn,
in einen "Coater", also in eine Beschichtungseinrichtung,
einläuft, hat
sie vielfach eine erhöhte
Temperatur von beispielsweise 80 bis 90°C. Die Beschichtung, beispielsweise
ein Strich, wird in der Regel mit einem gewissen Feuchtigkeitsgehalt
aufgetragen. Die Beschichtung weist ihrerseits typischerweise Temperaturen
zwischen 35 und 50°C
auf. Nach dem Coater kann die Temperatur der beschichteten Bahn
daher durchaus zwischen 60 und 70°C
betragen. Aufgrund der erhöhten
Temperatur können
erhebliche Mengen Wasser aus der Beschichtungsmasse ausdampfen und
den Taupunkt in der Umgebung der Bahn deutlich erhöhen. Hierdurch
kann es an der Führungsvorrichtung
oder anderen Elementen zu Kondensation kommen. Dabei besteht die
Gefahr, daß beispielsweise
Flüssigkeitstropfen
auf die Oberfläche
der Materialbahn gelangen und diese negativ beeinflussen. Wenn man
nun durch die mindestens eine Gasausblasöffnung zusätzlich Gas, vorzugsweise Luft,
ausstößt, dann
kann die feuchtigkeitsbelastete Luft in der Umgebung der Oberfläche der
Bahn "verdünnt" werden. Mit anderen
Worten wird die relative Feuchtigkeit in dieser Luft herabgesetzt,
so daß das
Risiko einer Tropfenbildung an kälteren
Bauteilen, insbesondere am Gehäuse
der Führungsvorrichtung,
klein gehalten werden kann oder sogar ganz entfällt. Das aus der Gasausblasöffnung austretende
Gas kann auch dazu verwendet werden, die feuchtigkeitsbelastete Luft
einfach von der Bahn wegzublasen, also durch trockenere Luft zu
ersetzen. Wenn im folgenden von "Luft" die Rede ist, dann
kann damit natürlich
auch jedes andere Gas gemeint sein, das für die Behandlung der Materialbahn
eingesetzt wird. Für
die Verdünnung
der feuchtigkeitsbelasteten Luft verwendet man eine von den Gasaustrittsöffnungen
getrennte Gasausblasöffnung.
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Vorzugsweise
stehen die Gasaustrittsöffnungen
und die Gasausblasöffnung
mit der gleichen Gasdruckerzeugungseinrichtung in Verbindung. Die Gasdruckerzeugungseinrichtung
ist beispielsweise als Gebläse
ausgebildet, das einen gewissen Luftdruck erzeugt, der letztendlich
die Materialbahn gegenüber
der Führungsfläche abstützt.
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Bevorzugterweise
ist der Gasausblasöffnung ein
Drosselorgan vorgeschaltet. Das Drosselorgan dient als Mengeneinstelleinrichtung
für die
aus der Gasausblasöffnung
ausgestoßene
Luft. Eine derartige Maßnahme
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sowohl die Gasaustrittsöffnungen
als auch die Gasausblasöffnung
von der gleichen Gasdruckerzeugungseinrichtung versorgt werden.
Da die Gasaustrittsöffnungen
zumindest teilweise von der Materialbahn abgedeckt sind, ergibt
sich hier ein relativ hoher Ausströmwiderstand für die Druckluft.
Ohne weitere Maßnahmen
besteht dann die Gefahr, daß der
größte Teil
der Druckluft aus der Gasausblasöffnung
austritt und die Stützfunktion
der Gasaustrittsöffnungen
nicht mehr gewährleistet
ist. Mit dem Drosselorgan läßt sich
dieser Erscheinung entgegenwirken.
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Vorzugsweise
ist an einer Bahnzulaufseite und/oder an einer Bahnablaufseite ein
Strömungshindernis
angeordnet und die Gasausblasöffnung
ist in einem Bereich des Gehäuses
angeordnet, der sich auf der der Führungsfläche abgewandten Seite des Strömungshindernisses
befindet. Ein derartiges Strömungshindernis
ist aus der eingangs genannten
EP 1 041 026 B1 bekannt. Es wird verwendet,
um ein Flattern der Bahn zu verhindern, indem eine an der Bahn anhaftende
Luftströmung
stabilisiert wird. Das Strömungshindernis
ist im einfachsten Fall als Platte ausgebildet. In den meisten Fällen hat
das Strömungshindernis
eine gewisse Entfernung von der Führungsfläche in Laufrichtung der Bahn.
Wenn die Gasausblasöffnung
außerhalb
der Führungsfläche und
sogar außerhalb des
Strömungshindernisses
angeordnet ist, dann hat die Gasausblasöffnung einen entsprechenden
Abstand zur Führungsfläche und kann
daher den Nebel oder die feuchtigkeitsbelastete Luft schon relativ
frühzeitig
entschärfen.
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Vorzugsweise
ist der Gasausblasöffnung eine
Gasheizvorrichtung vorgeschaltet. Mit der Gasheizvorrichtung kann
die Temperatur der durch die Gasausblasöffnung ausgestoßenen Luft
erhöht
werden. Damit erhöht
sich auch die Fähigkeit
dieser Luft, Feuchtigkeit aufzunehmen. Diese Luft verbessert daher
den Trocknungseffekt weiter. Da die Gasheizvorrichtung in vielen
Fällen
auch eine Temperaturerhöhung
des Gehäuses
bewirkt, vermindert sie mit der Temperaturerhöhung gleichzeitig die Gefahr
einer Tropfenbildung, d.h. einer Kondensation der Feuchtigkeit am
Gehäuse.
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Vorzugsweise
ist der Heizvorrichtung eine Gastemperatureinstelleinrichtung zugeordnet.
Damit läßt sich
Energie einsparen. Die durch die Gasausblasöffnung ausgestoßene Luft
muß nicht übermäßig erwärmt werden.
Es reicht aus, sie soweit zu erwärmen,
daß die
Luft in der Umgebung der Vorrichtung zum berührungslosen Führen in
ausreichendem Maße
getrocknet wird.
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Vorzugsweise
ist am Gehäuse
mindestens ein Feuchtigkeitssensor angeordnet, der mit einer Steuerungseinrichtung
verbunden ist, die den Gasaustritt aus der Gasausblasöffnung steuert.
Auch dies ist eine Maßnahme,
um den Luftaustritt aus der Gasausblasöffnung so zu steuern, daß möglichst
wenig Energie verschwendet wird. Wenn der Feuchtigkeitssensor einen
Feuchtigkeitswert ermittelt, der gefährlich wird, dann muß die aus
der Gasausblasöffnung
ausgestoßene
Luft entweder weiter erwärmt oder
mit einer größeren Menge
ausgestoßen
werden, um die Umgebungsluft zu trocknen.
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Bevorzugterweise
ist das Gehäuse
in Schwerkraftrichtung oberhalb der Gasaustrittsöffnungen angeordnet. In diesem
Fall befindet sich die geführte
Materialbahn unterhalb des Gehäuses,
wodurch in besonderem Maße
die Gefahr besteht, daß sich
am Gehäuse
Kondensat bildet und herabtropft. In diesem Fall ist die Gasausblasöffnung von
besonderem Vorteil, weil sie ein Herabtropfen von Kondensattropfen
auf die Oberfläche
der Materialbahn verhindert.
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Bevorzugterweise
weist das Gehäuse
mindestens eine Stirnwand auf, die sich quer zur Bewegungsrichtung
der Materialbahn erstreckt, und die Gasausblasöffnung ist in der Stirnwand
angeordnet. Dies ist eine besonders einfache Ausgestaltung, um dafür zu sorgen,
daß die
aus der Gasausblasöffnung ausgestoßene Luft
den Bereich der Umgebungsluft erreicht, in den durch die Materialbahn
Feuchtigkeit eingeschleppt wird. Wenn man beispielsweise der zulaufenden
Bahn Luft entgegenbläst,
dann wird die feuchte Luft verdünnt
oder aus dem kritischen Bereich des Gehäuses der Führungsvorrichtung abgelenkt.
Es kann aber auch sinnvoll sein, die Gasausblasöffnung auch oder nur zur ablaufenden
Bahn hin zu richten, um den Feuchtigkeitsgehalt der Luft dort zu
verringern und eine Kondensatbildung an nachfolgenden Aggregaten
zu verhindern.
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Vorzugsweise
weist die Stirnwand mindestens zwei gegeneinander versetzte Abschnitte
auf und in jedem Abschnitt ist mindestens eine Gasausblasöffnung vorgesehen.
Damit vermeidet man, daß sich
an irgendwelchen Stufen Feuchtigkeitsnester bilden, die wiederum
zu einer Kondensatbildung führen
könnten.
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Die
Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß die
Vorrichtung zum berührungslosen
Führen
der Materialbahn zusätzlich
mindestens eine Gasausblasöffnung aufweist.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausgestaltung
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Anordnung mit einer Beschichtungseinrichtung für eine Materialbahn und einer
Vorrichtung zum berührungslosen
Führen,
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2 die
Vorrichtung zum berührungslosen Führen der
Materialbahn in Seitenansicht und
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3 die
Vorrichtung nach 2 in Vorderansicht.
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1 zeigt
eine Beschichtungsvorrichtung 1 zum Beschichten einer Materialbahn 2,
insbesondere einer Bahn aus Papier oder Karton. Die Beschichtungsvorrichtung
weist dabei zwei Walzen 3, 4 auf, die in nicht
näher dargestellter,
aber an sich bekannter Weise eine Beschichtung, beispielsweise einen Strich,
auf die Oberfläche
der Materialbahn auftragen. Anstelle der dargestellten Beschichtungsvorrichtung 1,
die mit Walzen 3, 4 arbeitet, kann man auch ein
beliebiges anderes Auftragswerk, z.B. einen sogenannten "Curtain Coater", verwenden, bei
dem die Beschichtung in Form eines Flüssigkeitsvorhangs aufgetragen
wird.
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Wenn
nun eine oder beide Oberflächen
der Materialbahn 2 mit einer Beschichtung versehen worden
sind, die noch relativ feucht ist, dann kann die Materialbahn 2 nicht
an dieser Oberfläche
berührt werden,
um sie weiter handhaben zu können.
Es sei im folgenden angenommen, daß die Materialbahn eine beschichtete
Oberseite 5 aufweist, in der nachfolgenden Verarbeitung
aber umgelenkt werden muß,
wobei diese Umlenkung an der Oberseite 5 erfolgen muß. Hierzu
ist es bekannt, einen sogenannten "Air Turn" vorzusehen, also eine Vorrichtung 6, mit
der die Materialbahn 2 berührungslos geführt oder
umgelenkt werden kann.
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Die
Vorrichtung 6 ist in den 2 und 3 näher dargestellt.
Die Vorrichtung 6 weist ein Gehäuse 7 auf, das an
seiner Unterseite eine Führungsfläche 8 aufweist,
in der über
die Breite der Materialbahn 2 und damit über die
Breite des Gehäuses 7, das
mindestens die Breite der Materialbahn 2 aufweist, mehrere
Gasaustrittsöffnungen 9 vorgesehen sind.
Die Gasaustrittsöffnungen 9 stehen
mit einem Gebläse 10 in
Verbindung, das als Gasdruckerzeugungseinrichtung wirkt. Die aus
den Gasaustrittsöffnungen 9 austretende
Luft, die unter einem gewissen Druck steht, erzeugt ein Luftpolster 11 zwischen
der Führungsfläche 8 und
der Materialbahn 2, auf dem die Materialbahn 2 berührungslos
abgestützt
wird. Dementsprechend sollte die Oberfläche an der Oberseite 5 hier
keinen Schaden nehmen.
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An
einem Bahnzulauf
12 und an einem Bahnauslauf
13 der
Vorrichtung
6 sind Leitbleche
14,
15 angeordnet.
Diese Leitbleche sind aus
EP
1 041 026 B1 bekannt und dienen dazu, die Luftströmung zu
stabilisieren und so ein Flattern der Bahn zu verhindern. Aus Gründen der
Einfachheit ist dargestellt, daß die
Leitbleche
14,
15 die Materialbahn
2 berühren. Tatsächlich haben
die Leitbleche
14,
15 einen Abstand im Bereich
von etwa 5 bis 30 mm zur Materialbahn
2. Gegebenenfalls
kann man auch andere "Strömungshindernisse" verwenden.
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In
manchen Situationen gibt es nun an der Oberseite 5 der
Materialbahn 2 trotz des berührungslosen Umlenkens durch
die Vorrichtung 6 Qualitätsprobleme. Möglicherweise
sind diese auf folgende Erscheinung zurückzuführen:
Die Materialbahn 2,
die in die Beschichtungsvorrichtung 1 einläuft, kommt
vielfach von der Trockenpartie einer Papiermaschine oder einer anderen
vorgeschalteten Bearbeitungseinrichtung, in der die Materialbahn 2 eine
erhöhte
Temperatur von beispielsweise 80 oder 90°C erhält. Durch die in der Regel
etwas kältere
Beschichtungsmasse kann sich nach der Beschichtungsvorrichtung eine
Bahntemperatur von 60 bis 70°C
einstellen. Dies führt
dazu, daß erhebliche Wassermengen
aus der Bahn ausdampfen und somit der Taupunkt in unmittelbarer
Umgebung der Bahn deutlich erhöht
wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß an der Vorrichtung 6 Kondensation
auftritt, was eine unerwünschte
Tropfenbildung zur Folge hätte.
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Um
diesem Effekt entgegenzuwirken, weist das Gehäuse 7 der Vorrichtung 6 zusätzlich zu
den Gasaustrittsöffnungen 9 noch
weitere Gasausblasöffnungen 16, 17 auf,
die ebenfalls über
die Breite des Gehäuses,
also quer zur Laufrichtung der Materialbahn 2, verteilt
sind. Diese Gasausblasöffnungen 16, 17 sind
in einer Stirnseite 18 des Gehäuses 7 angeordnet
und zwar in der Stirnseite 18, die der zulaufenden Materialbahn 2 zugewandt
ist. Die Materialbahn 2 läuft in Richtung eines Pfeiles 19.
Damit wird die Luft, die aus den Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird,
in den Bereich gerichtet, in dem der Nebel vorhanden ist. Die Luft,
die aus den Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird,
führt dann zu
einem "Verdünnen" der feuchtigkeitsbeladenen Luft,
also zu einer Verminderung der relativen Luftfeuchtigkeit.
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Die
Gasausblasöffnungen 16, 17 haben
keine Tragfunktion. Sie sind sogar außerhalb eines Bereiches angeordnet,
der durch die Leitbleche 14, 15 begrenzt ist und
in dem die Gasaustrittsöffnungen 9 angeordnet
sind. Die Luft, die durch die Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird,
dient nur dazu, die Feuchtigkeit der Luft in der Umgebung der Vorrichtung 6 herabzusetzen.
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Anstelle
von Luft als Gas kann man natürlich auch
ein anderes Gas verwenden, wenn dies für die Behandlung der Materialbahn 2 erforderlich
ist.
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Die
Luft, die durch die Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird,
stammt vom gleichen Gebläse 10,
das auch die Gasaustrittsöffnungen 9 mit Luft
unter einem gewissen Druck versorgt.
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Damit
man die vom Gebläse 10 geförderte Luft
gezielt auf die Gasaustrittsöffnungen 9 einerseits und
auf die Gasausblasöffnungen 16, 17 andererseits
verteilen kann, ist ein Drosselorgan 20 vorgesehen, das
als Mengenbegrenzer für
die aus den Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßene Luft
dient. Man kann also den durch die Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßenen Anteil
der Druckluft, der von dem Gebläse 10 erzeugt
werden muß,
gezielt einstellen.
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Natürlich kann
ein derartiges Drosselorgan 20 auch innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet
sein.
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Zwischen
dem Gebläse 10 und
den Gasausblasöffnungen 16, 17 ist
ferner eine Heizeinrichtung 21 angeordnet, die die Luft
vom Gebläse 10 erwärmt, bevor
diese aus den Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird.
Der Heizeinrichtung 21 kann ein Temperatursensor 22 nachgeschaltet
sein, der wiederum auf die Heizeinrichtung 21 zurückgekoppelt ist,
so daß die
Luft, die durch die Gasausblasöffnungen 16, 17 ausgestoßen wird
und die im folgenden als "Verdünnungsluft" bezeichnet wird,
auf eine vorwählbare
Temperatur einstellbar ist. Damit läßt sich der Energieverbrauch
der Heizeinrichtung 21 in gewissen Grenzen halten.
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Am
Gehäuse 7 ist
ferner ein Feuchtigkeitssensor 23 angeordnet, der die Feuchtigkeit
der dort befindlichen Luft ermittelt. Dieser Feuchtigkeitssensor 23 ist
mit einer Steuereinrichtung 24 verbunden, die die Heizvorrichtung 21 und/oder
das Drosselorgan 20 betätigt,
um die Luftfeuchtigkeit im Bereich des Gehäuses 7 unter einem
kritischen Wert zu halten. Hierzu kann beispiels weise die Temperatur
der Verdünnungsluft
durch die Heizeinrichtung 21 erhöht werden oder die Menge der
Verdünnungsluft
durch das Drosselorgan 20 erhöht werden.
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Die
Gasausblasöffnungen 16, 17 sind
vorzugsweise als Düsen
ausgebildet, weisen also einen vergleichsweise geringen Durchmesser
beispielsweise in der Größenordnung
von 10 mm auf. Sie blasen also die feuchte Luft vom Gehäuse 7 weg,
was einerseits zu der obenerwähnten
Verdünnung,
andererseits aber auch zu einer Verdrängung der feuchten Luft führt.