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Die Erfindung betrifft eine Bahnfördervorrichtung mit einem von einem Gehäuse umgebenen Raum, durch den eine Materialbahn gefördert wird und/oder mit einem Airturn zum im wesentlichen kontaktlosen Umlenken der Materialbahn nach dem Austritt aus dem Gehäuse, sowie eine Leiteinrichtung zur Verwendung in der Bahnfördervorrichtung zum Stabilisieren des Laufs der Materialbahn im Bereich zwischen dem Austritt der Materialbahn aus dem Raum und dem Auslauf aus dem Airturn.
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Bahnfördervorrichtungen werden beispielsweise bei der Beschichtung einer laufenden Materialbahn verwendet. Zum Erzielen eines qualitativ hochwertigen Auftragsergebnisses muss genauestens auf die Auftragsbedingungen geachtet werden, insbesondere bei dem Veredeln von Papierbahnen. Vor allem ist es hierbei auch wichtig, die laufende Materialbahn frei von Schwingungen zu halten. Aufgrund der Laufgeschwindigkeit der Materialbahn kommt es an verschiedenen Stellen innerhalb der Vorrichtung jedoch vor, dass ein Luftpolster, das die Materialbahn umgibt, zu einem Abheben der Materialbahn führt. Um hier einen konstanteren und ungestörten Lauf der Materialbahn zu ermöglichen, ist es beispielsweise aus der
DE 198 29 449 A1 bekannt, Saugvorrichtungen zum Absaugen von mit der Materialbahn und/oder dem Schleier mitgeführter Luft vorzusehen. Zusätzlich ist dort eine Staudruckbestimmungsvorrichtung vorgesehen, die den Druck der sich in Laufrichtung der Materialbahn vor der Auftrefflinie des Schleiers auf der Materialbahn stauenden Luft bestimmt. Eine Steuervorrichtung steuert die Saugleistung der Saugvorrichtung in Abhängigkeit des von der Staudruckbestimmungsvorrichtung bestimmten Staudrucks. Die Saugvorrichtungen sind im Bereich der Auftrefflinie eines Schleiers oder Vorhangs auf die Materialbahn auf der Oberseite der Materialbahn und im Bereich des Einlaufs der Materialbahn in die Umlenkwalze bei dem Schleierauftragswerk auf der Unterseite der Materialbahn angeordnet. Das Vorsehen dieser beiden Saugvorrichtungen soll ein Flattern der Materialbahn im Auftragsbereich verhindern.
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Aus der
US 4,287,240 A ist eine Vorhangauftragsvorrichtung bekannt. Bei dieser ist eine Abschirmvorrichtung vorgesehen, um den Vorhang gegen eine Störung der Luftströmung zu schützen. Diese Abschirmvorrichtung besteht aus einem durchlöcherten Material, das dahingehend funktioniert, die Luftströmung zu verteilen, so dass sich ihre Geschwindigkeit vermindert und dadurch ihre Neigung, den Vorhang zu stören. Das durchlöcherte Material wird entweder nur partiell im Bereich des Vorhangs oder diesen an verschiedenen Seiten umgebend vorgesehen.
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Aus der
DE 100 57 729 A1 ist ebenfalls eine Vorhangauftragsvorrichtung bekannt. Mit dieser Vorrichtung werden zwei Schichten eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn aufgetragen. Zur Verbesserung des Auftragsergebnisses wird in dem Fallweg des Vorhangs bzw. Schleiers zumindest ein Leitelement angeordnet, das den Vorhang in eine gewünschte Bahn lenkt. Zur Erhöhung der Qualität des Auftragsergebnisses wird dort ebenfalls offenbart, im Bereich zwischen den Auftragswerken eine Vorrichtung zur Beeinflussung des dort und des an den Auftragsmediumvorhängen und der Materialbahn herrschenden Drucks vorzusehen. Wird im Bereich zwischen den beiden Auftragswerken ein Überdruck erzeugt, kann u. a. eine Stabilisierung beider Vorhänge erfolgen, wobei deren Neigung zum Flattern vermindert wird. Außerdem ist im Bereich des zweiten Auftragwerks ein Leitschaber angeordnet, der eine Schwächung einer von der Materialbahn mitgeführten Luftgrenzschicht herbeiführen soll und gegen die Materialbahn angestellt ist.
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Auch aus der
DE 44 15 581 A1 ist eine Papier-Streichvorrichtung bekannt, bei der eine laufende Papierbahn über Bahnumlenkungseinrichtungen nach dem Streichvorgang berührungslos mittels eines Luftpolsters geführt wird. Gemäß dieser Druckschrift wird absichtlich ein mit der Bahn mitströmendes Luftpolster ausgebildet, um am Umfang der Umlenkwalze für die Papierbahn eine außerordentlich ruhige und stabile Bahnführung zu erzielen. Die Bildung des Luftpolsters kann durch eine Luftdüse unterstützt werden. Dies erfolgt besonders dann, wenn die Bahngeschwindigkeiten der Papierbahn verhältnismäßig gering sind. Die Luft wird in einem gewünschten Bereich zwischen Papierbahn und Umlenkwalze eingeblasen. Alternativ wird eine Luftblaswalze verwendet mit einem perforierten Walzenmantel. Als besonders vorteilhaft wird in dieser Druckschrift genannt, dass aufgrund der gezielten Erzeugung eines Luftpolsters eine rotationsartige Luftströmung und keine radiale Prallströmung, wie bei stationären Airturn-Leitvorrichtungen, erzeugt werden kann. Hierdurch soll eine besondere Schonung der Papierbahn ermöglicht werden.
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Aus der
JP 03-123658 AA ist eine Vorhangauftragsvorrichtung bekannt, bei der ebenfalls die Ausbildung von unregelmäßigen Beschichtungen infolge von mit der Papierbahn mitgeführter Luft vermieden werden kann. Zu diesem Zweck ist ein L-förmiger Luftschild vorgesehen, der mit einem Schenkel parallel zu dem Vorhang und einem weiteren Schenkel parallel zu der Materialbahn stromaufwärts der Auftrefflinie des Vorhangs auf der Materialbahn angeordnet wird. Der minimale Spalt zwischen dem Schenkel parallel zur Materialbahn und der Materialbahn selbst wird zu 1 mm oder weniger bemessen, wobei dieser Schenkel die Materialbahn nicht berührt.
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Eine weitere Vorrichtung zum Absaugen von Luft im Bereich einer Umlenkwalze für eine Materialbahn ist in der
US 5,624,715 A offenbart. Die mit der Materialbahn mitgeführte Luft wird dabei über einen Schlitz im Bereich einer Kante einer Absaugeinrichtung abgesogen. Außerdem ist eine Luftzuführöffnung vorgesehen, um Luft mit hoher Geschwindigkeit von oben gegen die Oberfläche der Materialbahn zu schicken, wobei die Luft mit geringerer Geschwindigkeit über den Schlitz abgesogen wird.
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Auch in der
JP 10 277459 AA und der
US 2003/0 039 761 A1 sind Schirmeinrichtungen im Bereich der Vorhänge der Auftragsvorrichtungen so gegen die Materialbahn und den senkrecht herabfallenden Vorhang angestellt, dass mit der Materialbahn mitgeführte Luft diesen Vorhang nicht stört. Derartige Einrichtungen in Form von Luftstrom- und Luftgrenzschichtschabern sind auch in dem Artikel „Curtain Coating – Ein neuartiges Auftragsverfahren zum Streichen mit höchster Präzision” von B. Méndez und H. Morita, S. 1492–1497 im Wochenblatt für Papierfabrikation 22, 2001, beschrieben. Das Vorsehen eines sogenannten „Luftmessers” vor dem Düsenkopf einer Vorhangauftragsvorrichtung sowie eines Vakuumkastens in diesem Bereich, um mitgeführte Luftturbulenzen, die die Stabilität des Vorhangs beeinträchtigen, abzuschneiden, ist in dem Artikel „Praxiserfahrungen mit dem Vorhangstreichwerk”, D. Stegner, S. 1586–1589, in „Wochenblatt für Papierfabrikation 23/24, 2002, beschrieben.
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Der gesamte vorstehende Stand der Technik beschäftigt sich mit der Stabilisierung eines Auftragsmediumsvorhangs, wobei ausschließlich nach Einflüssen, die stromaufwärts, d. h. räumlich und zeitlich vor der Existenz und dem Zustandekommen einer Auftrefflinie des Auftragsmediumsvorhangs auf einer Materialbahn liegen, gesucht wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bahnfördervorrichtung und insbesondere eine Vorhangauftragsvorrichtung vorzusehen, durch die eine zu beschichtende Materialbahn störungsfrei hindurchgeschickt werden kann, wobei Einflüsse, die stromabwärts beim Abtransport einer gestrichenen Materialbahn aus einem Gehäuse, in dem der Auftrag eines Auftragsmediums erfolgt, auf die Stabilität eines Auftragmediumsvorhangs rückwirken, vermieden werden sollen.
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Die Aufgabe wird durch eine Bahnfördervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest eine Leiteinrichtung im Bereich des Austritts der Materialbahn aus dem Gehäuse vorgesehen ist, die sich in Bahnlaufrichtung im wesentlichen trichterförmig verengt und eine oder mehrere Rückstaueinrichtungen am Einlauf der Materialbahn in den und/oder Auslauf aus dem Airturn zum kontrollierten Rückstauen von Luft zwischen Materialbahn und Airturn-Oberfläche vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Dadurch wird eine Bahnfördervorrichtung zum Fördern einer Materialbahn geschaffen, mit der es möglich ist, in jedem Bereich, den die Materialbahn durchläuft, einen unruhigen Lauf bzw. ein Bahnflattern der Materialbahn sicher zu verhindern bzw. zumindest stark einzuschränken. Bei Verwendung der Vorrichtung und Einrichtungen bei einer Vorhangauftragsvorrichtung ist der Raum z. B. ein Auftragsraum, der üblicherweise klimatisiert und mehr oder weniger gegen die Umgebung abgegrenzt ist. Hier unterliegt die Materialbahn beim Austritt aus dem Auftragsraum aufgrund ihrer Geschwindigkeit und der mitgeschleppten Luft sowie der Klimaänderung turbulenten Luftströmungen. Es entstehen dabei unkontrollierte Luftströmungen und Verwirbelungen, wodurch die Materialbahn teilweise von einer sie stützenden Walze abheben und im gesamten Bereich zwischen Walze und Austritt aus dem Auftragsraum unruhig laufen bzw. flattern kann. Dadurch kann die Gleichmäßigkeit des Strichauftrags leiden. Diesem Problem kann mit den erfindungsgemäßen Leit- und/oder Rückstaueinrichtungen abgeholfen werden. Durch die Trichterform der Leiteinrichtung(en) können Luftturbulenzen, die im Luftraum oberhalb der Materialbahn zwischen einer Auftrefflinie eines Auftragsmediumvorhangs und dem Austritt der Materialbahn aus dem Auftragsraum bei hohen Bahngeschwindigkeiten entstehen, abgemildert bzw. beseitigt werden. Die Luftturbulenzen sorgen ansonsten dafür, dass ein frei fallender Auftragsmediumvorhang von diesen erfasst und unerwünscht bewegt wird. Durch Vorsehen insbesondere der trichterförmigen Leiteinrichtung(en) kann die Strichhomogenität im Bereich der Auftrefflinie des Auftragsmediumvorhangs verbessert werden. Obgleich die Leiteinrichtung(en) in Bahnlaufrichtung hinter der Auftrefflinie angeordnet ist/sind, kann durch deren Ausgestaltung dennoch die Gleichmäßigkeit der Auftrefflinie beeinflusst und verbessert werden. Bei sehr geringen Bahngeschwindigkeiten kann es durch die nur geringe, mit der Bahn mitgeführte Luftmenge in Form eines Luftkissens im Bereich zwischen Auftrefflinie eines Auftragmediumsvorhangs auf der Materialbahn und deren Austritt aus dem Auftragsraum zu einem Ungleichgewicht zwischen diesem Luftkissen und dem im Airturn erzeugten Luftpolster kommen. Es ist daher möglich, dass die am Airturn austretende Luft entgegen der Bahnlaufrichtung bewegt wird und in den Austritt der Materialbahn aus einem den Auftragsraum umgebenden Gehäuse gelangen kann. Ebenso kann die mit der Materialbahn mitgeführte Luft am Austritt der Materialbahn aus dem Gehäuse zurückgestaut bzw. durch die rückströmende Luft in das Gehäuse hinein zurückgedrängt werden. Durch diese Störungen kann bei den Vorrichtungen des Standes der Technik außer einem Bahnflattern auch eine ungewollte Auslenkung eines Auftragsmediumvorhangs einer Vorhangauftragsvorrichtung auftreten, hier nicht durch in situ generierte Luftturbulenzen, wie vorstehend beschrieben, sondern durch die eingedrungene Fremdluft mit der Bahnlaufrichtung entgegengesetzter Bewegungsrichtung. Dies bedeutet, dass der Vorhang nicht mehr in Form einer Geraden als Auftrefflinie auf der Materialbahn auftrifft, sondern in Form einer regel- oder unregelmäßig deformierten Wellenlinie. Es entstehen Strichverteilungsunregelmäßigkeiten beim Strichauftrag auf der Materialbahn, die einen Qualitätsverlust des erzeugten Produkts bedeuten. Im Extremfall kann der Vorhang so stark ausgelenkt werden, dass er sich teilt, wodurch das Produkt vollständig unbrauchbar wird, zumindest in diesem Bereich. Beide vorstehend beschriebenen Störungen, die innerhalb und außerhalb des Auftragsraums begründet liegen, haben einen Einfluss auf die Strichdicke, das Flächengewicht etc. des zu erzeugenden Produkts, wodurch diese bei Verwendung der erfindungsgemäßen Leit- und Rückstaueinrichtungen im gewünschten Wertebereich gehalten werden können.
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Aufgrund des Vorsehens einer Leiteinrichtung im Bereich des Austritts der Materialbahn aus dem Auftragsraum kann dieses Bahnflattern verhindert und somit die Streichqualität verbessert bzw. die gute Streichqualität beibehalten und nicht gestört werden. Aufgrund der vorteilhaften trichterförmigen Verengung der Leiteinrichtung wird die gegebenenfalls turbulente Luftströmung beruhigt und damit einem Bahnflattern und einem Auslenken des Auftragsmediumvorhangs entgegengewirkt. Als trichterförmig wird hierbei ein geschlossenes einseitig verengtes Gebilde, aber auch zueinander angestellte Leitbleche verstanden, die eine leitende Funktion ausüben. Durch das Vorsehen von einer oder mehreren Rückstaueinrichtungen am Einlauf in den Airturn kann auch dort einem übermäßigen und unregelmäßigen Abheben der Materialbahn von dem Airturn und einem Rückströmen des Luftpolsters des Airturns in den Auftragsraum entgegengewirkt werden. Auch im Bereich des Auslaufs der Materialbahn aus dem Airturn kann es bei den Vorrichtungen des Standes der Technik zu einem übermäßigen Abheben der Materialbahn aufgrund der diese umgebenden Luftströmung kommen. Durch Vorsehen der einen oder mehreren erfindungsgemäßen Rückstaueinrichtungen wird kontrolliert Luft zwischen der Materialbahn und der Airturn-Oberfläche zwischen dem Einlauf und dem Auslauf der Materialbahn in bzw. aus dem Airturn rückgestaut und somit beruhigt, so dass ein Bahnflattern mit den vorstehend beschriebenen Auswirkungen unterdrückt werden kann. Die ansonsten tangential von der Airturn-Oberfläche wegströmende Luft wird durch das Rückstauen beruhigt.
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Vorzugsweise ist die Leiteinrichtung nach Art eines Diffusors in der Austrittsöffnung des Gehäuses positioniert. Gerade durch Vorsehen einer Leiteinrichtung nach Art eines Diffusors in der Austrittsöffnung des Gehäuses wird die Luft auf der Innenseite der Gehäusewandung innerhalb des Gehäuses durch die weite Trichteröffnung eingefangen und auf der Außenseite des Gehäuses beruhigt, die Materialbahn umgebend aus dem Raum ausgelassen. Da eine solche Austrittsöffnung in dem Gehäuse vorhanden ist, um die Materialbahn aus dem Inneren des Gehäuses nach außen transportieren zu können, kann eine solche trichterförmige, als Diffusor ausgebildete Leiteinrichtung problemlos auch bei einer bestehenden Bahnfördervorrichtung nachgerüstet werden, da diese lediglich in die Austrittsöffnung eingefügt zu werden braucht. Es ist somit nicht erforderlich, eine gänzlich neue Vorrichtung zu erwerben, was eine deutliche Kosteneinsparung mit sich bringt bei gleichzeitig möglicher Verbesserung der Qualität der geförderten Materialbahn.
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Bevorzugt erstreckt sich die Leiteinrichtung über die Breite einer Gehäusewandung hinaus und ist an dieser befestigbar oder befestigt. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine Beruhigung der Luftströmung, die die Materialbahn umgibt, in einem längeren Bereich vorzusehen. Zumeist wird eine Gehäusewandung nicht besonders dick sein, so dass für den Fall, dass die trichterförmige Leiteinrichtung lediglich so lang wie die Gehäusewandung dick ist, gegebenenfalls keine vollständige Beruhigung der Luftströmung möglich wäre. Dadurch, dass die Länge der Leiteinrichtung beliebig gewählt werden kann, also auch über die Breite der Gehäusewandung sich hinaus erstrecken kann, ist es möglich, eine vollständige Beruhigung der Luftströmung zu erzeugen.
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Vorzugsweise ist die Leiteinrichtung an ihrem verengten Ende im Randbereich auskragend ausgebildet. Hierdurch strömt die Luft nicht über eine harte ggf. zu Verwirbelungen führende Abrisskante aus dem Diffusor bzw. der trichterförmigen Leiteinrichtung heraus, sondern erfährt eine weitere sanfte Lenkung nach außen aus dieser trichterförmigen Leiteinrichtung heraus. Verwirbelungen können also auch in diesem Bereich vorteilhaft vermieden werden.
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Vorzugsweise beträgt die Öffnungsweite der Leiteinrichtung an dem zu dem Inneren des Gehäuses weisenden Ende zwischen 100 und 400 mm, insbesondere 200 mm. Bevorzugt beträgt die Öffnungsweite der Leiteinrichtung an dem im Bereich der Außenseite des Gehäuses angeordneten Ende zwischen 20 und 50 mm, insbesondere zwischen 30 und 40 mm. Selbstverständlich können auch andere Abmessungen gewählt werden, wobei bevorzugt ein solches Verhältnis zwischen der Öffnungsweite der Leiteinrichtung im Inneren des Gehäuses und auf der Außenseite des Gehäuses gewählt wird, dass eine ausreichende Beruhigung der Luftströmung, die die Materialbahn umgibt, möglich ist. Bei der Auswahl der Abmessungen wird vorteilhaft auch die Geschwindigkeit der Materialbahn mit berücksichtigt, da auch die die Materialbahn umgebende Luftströmung unterschiedlich ausgebildet ist, je nachdem, mit welcher Geschwindigkeit sich die Materialbahn durch die Bahnfördervorrichtung hindurch bewegt.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Rückstaueinrichtung am Einlauf und am Auslauf des Airturns mit dem Airturn verbindbar oder verbunden und so dimensioniert, dass sie zumindest die Breite der Materialbahn überdeckt. Durch das Überdecken der Breite der Materialbahn kann auf deren gesamter Breite eine Beruhigung der Luftströmung erzeugt und verhindert werden, dass das Luftpolster aus dem Airturn ungewollt austritt und entgegen der Bahnlaufrichtung zum Auftragsraum zurückströmt. Außerdem wird durch die gewünschte herbeigeführte Ruhigstellung der Materialbahn im Airturn vorteilhaft vermieden, dass die Materialbahn an benachbarte starre Bauteile anschlägt, was schlimmstenfalls zu einem Materialbahnabriss führen kann. Bevorzugt steht die zumindest eine Rückstaueinrichtung so weit über die Oberfläche des Airturns hinaus, dass der Luftspalt zwischen der Oberfläche des Airturns und der Materialbahnoberfläche nahezu überdeckt ist. Besonders bevorzugt steht die zumindest eine Rückstaueinrichtung so weit über die Oberfläche des Airturns hinaus, dass der Luftspalt zwischen der Oberfläche des Airturns und der Materialbahnoberfläche zwischen 10 und 30 mm, insbesondere zwischen 15 und 20 mm, beträgt. Dadurch, dass durch die Rückstaueinrichtung nahezu der gesamte Luftspalt zwischen der Oberfläche des Airturns und der Materialbahnoberfläche überdeckt wird, wird die Luft zwischen der Materialbahnoberfläche und der Oberfläche des Airturns gestaut und somit die Luftströmung beruhigt. Eine solche kontrollierte Rückstauung der Luft und somit Ruhigstellung der Materialbahn kann besonders bevorzugt bei geringen Bahngeschwindigkeiten von 150 bis 250 m/min erzeugt werden, jedoch ebenfalls bei höheren Bahngeschwindigkeiten von ca. 300 bis ca. 1.100 m/min. Um einen ausreichenden Abstand zwischen der Rückstaueinrichtung und der Oberfläche der Materialbahn aufrechtzuerhalten, liegt dieser insbesondere zwischen 10 und 30 mm. In Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit können auch andere Abstände sich als vorteilhaft erweisen. Wenn der Abstand zu groß gewählt wird, kann die Rückstauung der Luft nicht mehr optimal erfolgen. Wird der Spalt zu klein gewählt, besteht die Gefahr des Anschlagens der sich bewegenden Materialbahn an der Rückstaueinrichtung, was ggf. zu einem Bahnabriss führen kann. Beide Effekte sollten jedoch vermieden und bei der Dimensionierung des Abstandes berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Rückstaueinrichtung nach Art eines Leitblechs ausgebildet. Ein solches Leitblech kann besonders einfach an einer Außenwand des Airturns befestigt werden und ist dabei jedoch platzsparend und wirkungsvoll.
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Bevorzugt weist die zumindest eine Rückstaueinrichtung zumindest eine Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung zum Eingreifen eines Aufführdrachens oder einer anderen, die Materialbahn führenden Einrichtung auf. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Rückstaueinrichtung im Einlaufbereich des Airturns mit einer Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung in einem endseitigen Abschnitt und die zumindest eine Rückstaueinrichtung im Auslaufbereich des Airturns ebenfalls mit einer Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung in einem endseitigen Abschnitt versehen. Insbesondere weist die Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung eine auf den Aufführdrachen oder die die Materialbahn insbesondere beim Aufführen führende Einrichtung angepasste Tiefe auf, insbesondere eine Tiefe von 10–20 mm, insbesondere von 15 mm. Als Aufführdrachen wird eine Hilfseinrichtung bezeichnet, mittels derer eine Materialbahn beim Aufführen nach einem Maschinenstillstand bzw. nach einem Materialbahnabriss durch die Maschine hindurchgeführt werden kann. Ein solcher Aufführdrachen besteht dabei insbesondere aus einer Kunststoffschiene und einem beispielsweise 20 m langen Gurt, ähnlich einem Rolladengurt. Die Materialbahn wird auf der Führungsseite auf einer Breite von beispielsweise 600 mm an der Kunststoffschiene befestigt und anschließend mittels Gurt bei einer Geschwindigkeit von 20 m/min durch die Maschine geführt. Um das Anlegen eines solchen Aufführdrachens nicht zu behindern, werden an den Rückstaueinrichtungen die Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung in einem endseitigen Abschnitt vorgesehen. Auch hinsichtlich der übrigen Abmessungen wird die Aussparung, Ausnehmung oder Öffnung an die Abmessungen des Aufführdrachens bzw. einer entsprechenden Einrichtung zum Aufführen der Materialbahn vorteilhaft angepasst. Hierdurch wird die Funktionsweise eines Aufführdrachens oder einer ähnlichen Einrichtung nicht gestört bei vorteilhaftem Beruhigen der die Materialbahn umgebenden Luftströmung durch die erfindungsgemäßen Rückstaueinrichtungen.
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Bevorzugt umschließt die zumindest eine Rückstaueinrichtung am Auslauf der Materialbahn aus dem Airturn mit der Materialbahn und dem Auslaufende des Airturns zusammen einen Luftstauraum. Besonders bevorzugt ist zwischen dem zu der Materialbahn weisenden Ende der zumindest einen Rückstaueinrichtung und der Oberfläche der Materialbahn ein Spalt vorgesehen, insbesondere ein Spalt von 10–30 mm, insbesondere von 15–20 mm. Der Luftstauraum am Auslauf der Materialbahn aus dem Airturn ist im allgemeinen größer bemessen als der Luftstauraum am Einlauf in den Airturn. Der Spalt zwischen einer vorderen Fläche oder Kante der Rückstaueinrichtung und der Materialbahn wird bevorzugt jedoch ähnlich bemessen wie am Einlauf, um ebenfalls die gewünschte Ruhigstellung der Luftströmung durch den entstandenen Luftraum nicht durch einen zu großen Spalt zu gefährden und andererseits ein ungewolltes Anschlagen der Materialbahn an der Rückstaueinrichtung aufgrund eines zu kleinen Spalts zu vermeiden. Vorzugsweise ist die zumindest eine Rückstaueinrichtung mit ihrem zu der Materialbahn weisenden Ende zu einer Walze, insbesondere einer Breitstreckwalze, weisend mit Abstand zu deren die Materialbahn umlenkenden Oberfläche angeordnet. Dadurch erfährt die Materialbahn ohnehin bei der Umlenkung über die Walze einen beruhigenden Eingriff, der durch das Vorsehen der Rückstaueinrichtung in diesem Bereich noch verstärkt wird.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Rückstaueinrichtung im Querschnitt im wesentlichen S-förmig, insbesondere durch Verbinden zweier im Querschnitt L-förmiger Elemente gebildet. Alternativ kann grundsätzlich auch eine C-Form ausgebildet werden. Durch die S- oder C-Form ist es vorteilhaft möglich, einen Raum zum Rückstauen von Luft auszubilden, der ausreichend groß dimensioniert ist, um eine wirkliche Beruhigung der Materialbahn bzw. der diese Materialbahn umströmenden Luft sicherzustellen. So wie durch die trichterförmige Leiteinrichtung im Bereich des Austritts der Materialbahn aus dem Gehäuse ober- und unterhalb der Materialbahn eine gleichmäßige Lufteinströmung ermöglicht wird, insbesondere bei kritischen geringen Bahngeschwindigkeiten zwischen 150 und 250 m/min oder auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten zwischen etwa 300 und 1.100 m/min, kann durch den verhältnismäßig großen Rückstauraum zwischen der Rückstaueinrichtung am Auslauf des Airturns und der Rückstaueinrichtung am Einlauf des Airturns eine vollständige Stabilisierung der Materialbahn und der Luftströmung im Bereich der Materialbahn vom Einlauf in den Airturn bis zum Auslauf aus diesem und auch zurück zum Auftragsraum und somit eine schwingungsfreie und flatterfreie Bewegung der Materialbahn erfolgen.
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Eine Leiteinrichtung zur Verwendung in einer solchen Bahnfördervorrichtung zum Stabilisieren des Laufs einer Materialbahn aus einem Gehäuse ist vorteilhaft trichterförmig zulaufend ausgebildet und mit zumindest einer Einrichtung zum Befestigen an einer Wandung des Gehäuses versehen. Diese Art einer Leit- oder Stabilisiereinrichtung wird, wie bereits oben erwähnt, im Bereich der Gehäusewandung eingesetzt, dort, wo die Materialbahn aus dem Gehäuse austritt. Für den Bereich des Einlaufs der Materialbahn in den Airturn zum im wesentlichen kontaktlosen Umlenken der Materialbahn ist eine Rückstaueinrichtung vorteilhaft schienen- oder leistenartig ausgebildet und mit zumindest einer Einrichtung zum Befestigen an einer Außenwand des Airturns am Einlauf der Materialbahn in den Airturn versehen. Zur Verwendung im Bereich des Auslaufs der Materialbahn aus dem Airturn zum im wesentlichen kontaktlosen Umlenken der Materialbahn ist eine Rückstaueinrichtung vorteilhaft L-förmig, S-förmig oder C-förmig und mit zumindest einer Einrichtung zum Befestigen an einer Außenwand des Airturns am Auslauf der Materialbahn aus dem Airturn versehen. Bei Verwendung eines L-förmigen Elements ist dieses bevorzugt mit einem weiteren L-förmigen Element zum Ausbilden eines S- oder C-förmigen Profils verbindbar oder verbunden, um einen großen Luftstauraum auszubilden.
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Besonders bevorzugt weist die trichterförmige Leiteinrichtung einen im wesentlichen runden, ovalen, eckigen oder mehreckigen Querschnitt auf, umfasst insbesondere zueinander angestellte Leitelemente. Sie kann jedoch auch einen beliebig ausgebildeten Querschnitt aufweisen. Üblicherweise ergibt sich die Querschnittsform der Leiteinrichtung auch aus der Form der Austrittsöffnung im Gehäuse, aus der die Materialbahn aus dem Inneren des Gehäuses nach außen austritt. Im allgemeinen wird diese Austrittsöffnung regelmäßig ausgebildet sein und die Leiteinrichtung einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:
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1 eine Prinzipskizze eines Ausschnitts einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bahnfördervorrichtung im Bereich eines einen Auftragsraum umgebenden Gehäuses und eines Airturns,
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2 eine Detailansicht als seitliche Schnittansicht durch den Bereich des Austritts der Materialbahn aus dem Gehäuse gemäß 1,
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3 eine Detailansicht des Bereichs des Einlaufs der Materialbahn in den Airturn gemäß 1,
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4 eine Draufsicht auf den Einlaufsbereich beim Airturn mit erfindungsgemäß ausgeprägter Leiteinrichtung mit Aussparung für einen Aufführdrachen,
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5 eine Detailansicht des Auslaufs der Materialbahn aus dem Airturn mit erfindungsgemäßer Rückstaueinrichtung gemäß 1, und
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6 eine Draufsicht auf die Rückstaueinrichtung gemäß 5.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäß ausgestatteten Bahnfördervorrichtung 1 mit einem Auftragsraum 2 zum Auftragen einer Funktions- oder Veredelungsschicht auf eine Materialbahn 4 und einem diesen Auftragsraum 2 umgebenden Gehäuse 3. Durch die Bahnfördervorrichtung 1 wird eine Materialbahn 4 gefördert. Der Auftragsraum 2 ist insbesondere klimatisiert und von dem Gehäuse 3 vollständig umgeben, wobei das Gehäuse 3 eine Eintrittsöffnung 31 und eine Austrittsöffnung 32 für die Materialbahn 4 aufweist. Die durch die Eintrittsöffnung 31 in den Auftragsraum 2 eingetretene Materialbahn 4 wird innerhalb des Auftragsraums 2 beschichtet. Hierzu wird sie zunächst über eine Umlenkwalze 5 im Bereich eines Luftgrenzschichtabstreifers 6 umgelenkt. Der Luftgrenzschichtabstreifer 6 führt zu einer Beruhigung der die Materialbahn 4 umgebenden Luftströmung und streift diese vor dem Auftrag eines Mediums, insbesondere einer Farbe oder einer anderen Beschichtung ab. Die Materialbahn 4 kann beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn sein.
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Aus einer Vorhangauftragsvorrichtung 7 mit einer Auftragsdüse wird nachfolgend ein Vorhang 8 abgegeben, der auf die Materialbahn 4 auftrifft und somit bei deren Weiterbewegung als Schicht aufgetragen wird. Hiermit können die Funktionsschichten oder Veredelungsschichten auf die Materialbahn 4 aufgetragen werden. Mit einem solchen sogenannten „Curtain Coater” wird ein exakt definierter flüssiger Film direkt berührungslos und ohne Überschuss auf die Oberfläche der Materialbahn 4 aufgetragen. Beispielsweise sind Bahngeschwindigkeiten der Materialbahn 4 innerhalb der Bahnfördervorrichtung 1 für beispielsweise Inkjet-Papierqualitäten von ca. 300 m/min bei einem Flächengewicht zwischen 80 und 200 g/m2 oder für Selbstdurchschreibepapier von etwa 1100 m/min bei einem Flächengewicht von 50 g/m2 vorgesehen. Hierbei sind die Qualitätsgruppen niedrigeren Flächengewichts besonders empfindlich gegenüber einem Bahnflattern, was verständlich ist, da diese Qualitäten ein dünneres Papier angeben, das selbstverständlich in der Luftströmung eher zu einem Flattern neigt als dickeres Papier.
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Nach dem Auftrag eines Mediums wird die gestrichene Materialbahn 4a durch die Austrittsöffnung 32 aus dem Gehäuse 3 heraus befördert, wobei hinter der Vorhangauftragsvorrichtung 7 eine weitere Umlenkwalze 9 zum Umlenken der Materialbahn 4a vorgesehen ist. In der Austrittsöffnung 32 ist eine trichterförmige erfindungsgemäß ausgeführte Leiteinrichtung 10 angeordnet, die weiter unten noch näher zur 2 beschrieben wird.
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Außerhalb des Gehäuses 3 wird die Materialbahn 4a über eine Spiralwalze 20 vor dem Einlauf in einen Airturn 21 umgelenkt. Der Airturn 21 ist in Form eines Kreissegments ausgebildet. Der Airturn 21 dient zur kontaktlosen Bahnumlenkung vor allem bei Papier- und Kartonmaterialbahnen. Auf dem Airturn 21 wird ein Tragluftpolster aufgebaut. Im Bereich des Einlaufs in den Airturn 21 ist eine Rückstaueinrichtung 40 angeordnet. Diese wird näher zu den 3 und 4 beschrieben.
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Am Auslauf der Materialbahn 4a aus dem Airturn 21a ist eine weitere Rückstaueinrichtung 50 angeordnet, die näher zu den 5 und 6 beschrieben wird. Im Bereich der zweiten Rückstaueinrichtung 50 ist eine Breitstreckwalze 22 auf der Unterseite der Materialbahn 4a angeordnet. Nachfolgend wird die Materialbahn 4a noch durch eine Brustwalze 23 umgelenkt und weiter strom- bzw. bahnabwärts zu einem Trockner, der in 1 nicht mehr dargestellt ist, geleitet.
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Im Folgenden soll nun zunächst die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete trichterförmige Leiteinrichtung 10 unter Bezug auf 2 eingehender beschrieben werden. Bislang war es üblich, im Bereich der Austrittsöffnung 32 der Materialbahn 4a aus dem Gehäuse beidseitig der Gehäusewandung 33 Leitbleche aufzubringen, die über die Austrittsöffnung zu der Materialbahn 4a hinweisend überstehen. Hierdurch bilden sich jedoch vor den Leitblechen, hinter diesen und insbesondere auch zwischen diesen besonders starke Verwirbelungen, wodurch unkontrollierte Luftströmungen entstehen und ein Flattern der Materialbahn 4a hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß ist nun, wie in 2 im Detail besonders gut gesehen werden kann, die trichterförmige Leiteinrichtung 10 in der Austrittsöffnung 32 angeordnet. Die Austrittsöffnung 32 braucht zu diesem Zweck nicht ebenfalls trichterförmig ausgebildet zu werden, da die trichterförmige Leiteinrichtung 10 mit Befestigungselementen 11 versehen ist, die in Form von Platten mit Öffnungen 12 ausgebildet sind. Durch diese Öffnungen können Schrauben oder dergleichen Befestigungsmittel 13 zum Befestigen an der Gehäusewandung 33 hindurch gesteckt werden, die in 2 nur angedeutet sind.
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Die Befestigungselemente 11 sind fest auf dem Körper der trichterförmigen Leiteinrichtung 10 befestigt, insbesondere dort angeschweißt oder angelötet. Die trichterförmige Leiteinrichtung 10 kann aus Metall oder aber auch beispielsweise aus Kunststoff bestehen und ggf. einteilig mit der trichterförmigen Leiteinrichtung, beispielsweise im Gussverfahren, ausgebildet sein.
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Die trichterförmige Leiteinrichtung 10 ragt sowohl auf der Innenseite 34 als auch auf der Außenseite 35 des Gehäuses 3 über die Gehäusewandung 33 hinaus. Die trichterförmige Leiteinrichtung 10 erstreckt sich z. B. über eine projizierte Länge l von etwa 200 mm. Je nach Bahngeschwindigkeit kann sie auch länger oder kürzer gewählt werden. Ihr Durchmesser D am Lufteinlass im Bereich des weiten Endes 14 der trichterförmigen Leiteinrichtung 10 beträgt beispielsweise 200 mm, wohingegen der Durchmesser d im Bereich des verengten Endes 15 der Leiteinrichtung 10 beispielsweise zwischen 30 und 40 mm betragen kann. Auch hier können wiederum beliebige andere Abmessungen gewählt werden, je nachdem, wie die sonstigen Abmessungen der Materialbahn 4 und/oder wie hoch die Bahngeschwindigkeiten der Materialbahn 4 sind.
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Im Bereich des verengten Endes 15 kragt die trichterförmige Leiteinrichtung 10 ein wenig nach außen aus. Durch diesen auskragenden Abschnitt 16 werden keine Verwirbelungen hervorgerufen, sondern für die Luftströmung ein ungestörter Übergang aus der trichterförmigen Leiteinrichtung 10 nach draußen vorgesehen. Alternativ kann hier auch ein gerader Abschluss, also das Ausbilden einer Kante, vorgesehen werden. Vorzugsweise ist diese jedoch nicht schroff ausgebildet, sondern abgerundet, um Verwirbelungen in diesem Bereich möglichst zu vermeiden.
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Die 3 und 4 zeigen die Rückstaueinrichtung am Einlauf des Airturns 21 zusammen mit der Spiralwalze 20 und dem Airturn 21 selbst. Die Spiralwalze 20 ist kurz vor dem Einlauf der Materialbahn 4a in den Airturn 21 angeordnet. In dieser Ausführungsform weist der Airturn 21 eine gerundete Wandung 210, eine gerade Wandung 211 am Einlauf, eine gerade Wandung 212 am Auslauf (s. 5) und eine Rückwandung 213 auf, die ebenfalls eben ausgebildet ist. An der geraden Wandung 211 am Einlauf des Airturns 21 ist die erste Rückstaueinrichtung 40 angeordnet. Diese Rückstaueinrichtung 40 ist nach Art eines Leitblechs ausgebildet. Dies bedeutet, dass sie als langes schmales plattenförmiges Element ausgebildet ist, das über Befestigungsmittel 41, beispielsweise Schrauben, Nieten etc. (in 3 nur angedeutet) an der geraden Wandung 211 des Airturns 21 befestigt ist. Dies kann besonders gut auch der Draufsicht auf die erste Rückstaueinrichtung 40 gemäß 4 entnommen werden. Hierin ist auch erkennbar, dass das Leitblech bzw. die Rückstaueinrichtung 40 an ihrem in Bahnlaufrichtung linken Ende 43 eine Aussparung 44 aufweist, wohingegen das rechte Ende 42 ohne eine solche Aussparung ausgebildet ist. Die Aussparung 44 dient dem Durchführen eines Aufführdrachens, wie er vorstehend bereits beschrieben wurde, oder einer entsprechenden Einrichtung zum Aufführen einer Materialbahn 4 nach Maschinenstillstand oder einer sonstigen Störung. Grundsätzlich kann das Leitblech auch ohne eine solche Aussparung ausgebildet sein, wenn ein Aufführdrachen oder eine ähnliche Einrichtung nicht vorgesehen sind. Die Aussparung kann beispielsweise eine Tiefe t von 15 mm aufweisen.
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Um zum Einziehen der Materialbahn 4a in den Airturn 21 und zum Mitführen von Luft mit der Materialbahn 4a einen ausreichenden Spalt 46 zwischen der Materialbahn 4a und einer vorderen Kante 45 der ersten Rückstaueinrichtung 40 bzw. des Leitblechs zu haben, steht die Rückstaueinrichtung 40 so weit über die Oberfläche 214 der gerundeten Wandung 210 hinaus, dass zwischen der Materialbahnoberfläche 24 der Materialbahn 4a und der vorderen Kante 45 der Rückstaueinrichtung 40 ein Spalt 46 von z. B. 15–20 mm verbleibt. Aufgrund der besonderen Anordnung der Spiralwalze 20 entspricht dies auch dem Spalt zwischen der Spiralwalze 20 und der vorderen Kante 45 des Leitblechs bzw. der Rückstaueinrichtung 40, wie 4 zu entnehmen ist.
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In Materialbahnlaufrichtung staut sich die mitgeführte Luft beim Weiterlaufen der Materialbahn 4a hinter dem Leitblech bzw. der ersten Rückstaueinrichtung 40, was 3 entnommen werden kann. Hierdurch kann eine Ruhigstellung der Materialbahn 4a erzeugt werden, da sich ein mehr oder weniger statisches Luftkissen (in 3 durch Punkte angedeutet) zwischen der Materialbahn 4a und der Oberfläche des Airturns 21 bildet. Auch ein Austritt des Luftkissens aus dem Airturn 21 entgegen der Bahnlaufrichtung kann vermieden werden.
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Dieses Luftkissen breitet sich weiter in Materialbahnlaufrichtung aus und füllt nachfolgend am Auslauf des Airturns 21 einen Luftstauraum 51, der durch die zweite Rückstaueinrichtung 50 in Verbindung mit der Materialbahn 4a gebildet ist (siehe 5 und 6). Die Rückstaueinrichtung 50 weist ein L-förmiges Element 52 und ein weiteres L-förmiges Element 53 auf. Diese beiden Elemente sind über Befestigungsmittel 54 miteinander verbunden, nämlich durch Verschweißen, wie in 5 angedeutet. Anstelle zweier L-förmiger Elemente 52, 53 kann auch ein S-förmiges Element verwendet werden. Grundsätzlich ist auch die Verwendung eines C-förmigen Elements möglich, wobei dann der Luftstauraum 51 bei sonst gleicher Ausbildung und gleichen Abmessungen des Airturns 21 und der Rückstaueinrichtung 50 größer ausgebildet wird, da die Befestigung nicht, wie in 5 dargestellt, von dem Luftraum weg weisend an der geraden Wandung 212 am Auslauf des Airturns 21 erfolgt, sondern zu dem Luftraum weisend.
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Auch das L-förmige Element 52 ist mit einer Aussparung 55 an seinem einen Ende versehen. Die Aussparung 55 kann z. B. eine Tiefe t von 15 mm aufweisen. In dem vorliegenden Fall ist dies das linke Ende 57, wohingegen das rechte Ende 56 ohne eine solche Aussparung 55 vorgesehen ist. Auch diese Aussparung 55 dient wiederum dem Einlegen eines Aufführdrachens zum Aufführen der Papierbahn in diesen Bereich.
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Zwischen einer vorderen Kante 58 des L-förmigen Elements 52 und der Oberfläche 24 der Materialbahn 4a ist wiederum ein Spalt vorgesehen, um die Materialbahn 4a zwischen der Breitstreckwalze 22 und der vorderen Kante 58 der zweiten Rückstaueinrichtung 50 problemlos und beschädigungsfrei durchführen zu können. Dieser Spalt 59 beträgt beispielsweise 15–20 mm. Aufgrund des Erzeugens des Luftstauraums 51 wird durch den Spalt 59 nur eine geringe Menge an Luft mit der Materialbahn 4a mitgeführt. Es entstehen somit in diesem Bereich keine Luftverwirbelungen und in dem Luftstauraum eine vollständige Beruhigung der Luft, so dass ein Flattern der Materialbahn 4a auch hier verhindert werden kann.
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Die im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Leit- und Rückstaueinrichtungen 10, 40, 50 eignen sich besonders für die Verwendung beim Beschichten von Papierbahnen. Sie eignen sich jedoch ebenfalls gut auch für die Beschichtung von anderen Materialbahnen 4. Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen von Leiteinrichtungen 10 und Rückstaueinrichtungen 40, 50 können noch zahlreiche weitere gebildet werden, die jeweils hinter einem Raum, durch den eine Materialbahn 4 hindurch bewegt wird, im Bereich des Austritts der Materialbahn 4a aus dem Raum und ggf. beim Eintritt in den Raum zum Verhindern eines Bahnflatterns und eines ungewollten Auslenkens eines Auftragmediumvorhangs vorgesehen sind bzw. am Einlauf und/oder Auslauf der Materialbahn 4a in einen bzw. aus einem Airturn 21.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bahnfördervorrichtung
- 2
- Auftragsraum
- 3
- Gehäuse
- 4
- Materialbahn
- 4a
- gestrichene Materialbahn
- 5
- Umlenkwalze
- 6
- Luftgrenzschichtabstreifer
- 7
- Vorhangauftragsvorrichtung
- 8
- Vorhang
- 9
- Umlenkwalze
- 10
- trichterförmige Leiteinrichtung
- 11
- Befestigungselement
- 12
- Öffnung
- 13
- Schraube
- 14
- Weites Ende
- 15
- Verengtes Ende
- 16
- Auskragender Abschnitt
- 20
- Spiralwalze
- 21
- Airturn
- 22
- Breitstreckwalze
- 23
- Brustwalze
- 24
- Oberfläche Materialbahn
- 31
- Eintrittsöffnung
- 32
- Austrittsöffnung
- 33
- Gehäusewandung
- 34
- Innenseite des Gehäuses
- 35
- Außenseite des Gehäuses
- 40
- erste Rückstaueinrichtung
- 41
- Befestigungsmittel
- 42
- Rechtes Ende
- 43
- Linkes Ende
- 44
- Aussparung
- 45
- Vordere Kante
- 46
- Spalt
- 50
- zweite Rückstaueinrichtung
- 51
- Luftstauraum
- 52
- L-förmiges Element
- 53
- L-förmiges Element
- 54
- Befestigungsmittel
- 55
- Aussparung
- 56
- Rechtes Ende
- 57
- Linkes Ende
- 58
- Vordere Kante
- 59
- Spalt
- 210
- gerundete Wandung
- 211
- gerade Wandung am Einlauf
- 212
- gerade Wandung am Auslauf
- 213
- Rückwandung
- 214
- Oberfläche
- l
- projizierte Länge
- D
- Durchmesser bei 14
- d
- Durchmesser bei 15
- t
- Tiefe von 44
