DE29602178U1 - Schwebetrockner, insbesondere Offsettrockner - Google Patents
Schwebetrockner, insbesondere OffsettrocknerInfo
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Description
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96O2wyO4.doc P 96/01 GM
Die Erfindung betrifft einen Schwebetrockner gemäß dem Oberbegriff des
Schutzanspruchs 1.
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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 Werkstoff134 (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.
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 ausgeprägt 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.
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.
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.
Bei modernen Offsettrocknern ist der Abstand zwischen 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 typische 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 Weilen so schwach
ausgeprägt, daß sie kaum erkennbar ist.
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 Düsenbaiken 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 Einiaufs, bei höherer Bahngeschwindigkeit wandert er weiter
in den Trockner hinein.
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.
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 Kantenfiattern und
Abreißen der Bahn bewirken.
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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 Metaübändern vorgesehen.
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 Düsenkasten ist größer als üblich: 30,48 bis 38,1 cm.
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 faitenfrei geführt werden, ohne die Düsenbalken zu streifen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen stark vereinfacht je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 3 zeigt perspektivisch einen bevorzugten Düsenbalken für einen Schwebetrockner
gemäß der Erfindung.
• ·
Wie Figur 1 zeigt, sind in einem Gehäuse 1 längs einer Trocknungsstrecke, die von
einem Einlaufschiitz 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
S Düsenbalken 4b, 5b eine obere Reihe. Die Düsenbalken 4a, 4b sind in einem beim
Einlaufspait 2 beginnenden Anfangsabschnitt &rgr; der Trocknungsstrecke angebracht, die
Düsenbalken 5a, 5b in dem restlichen Abschnitt q. Der Anfangsabschnitt &rgr; umfaßt etwa
10 bis 35 %, vorzugsweise etwa ein Drittel der gesamten Trocknungsstrecke.
Die in dem Anfangsabschnitt &rgr; untergebrachten Düsenbalken 4a, 4b haben eine
einheitliche Breite b4. Die Düsenbaiken 5a, 5b haben ebenfalls alle eine einheitliche
Breite b$, die jedoch deutlich kleiner ist als die Breite b4· Das Verhältnis b^bs liegt
zwischen 2:1 und 3:1.
Zwischen zwei benachbarten Düsenbaiken 4a besteht ein Abstand (Mitte bis Mitte) a^
ebenso zwischen benachbarten Düsenbalken 4b. Zwischen zwei benachbarten
Düsenbalken 5a besteht ein Abstand 85, 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.
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 Blasschützen 7, 8 sitzt ein Stegblech 9. Die
übrigen Düsenbaiken 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.
a4 200 - 500
a5 100-300
b4 100-250
b5 50-100
d 5- 12
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.
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.
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 geringem Maße vorhanden. Im Abschnitt q ist die pro Längeneinheit
zugeführte Trocknungsleistung sehr hoch.
Die Papierbahn 13 ist am Ende des Anfangsabschnitts &rgr; 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.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiei haben die Düsenbaiken 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.
In dem Anfangsabschnitt &rgr; ist die Breite der Düsenbaiken 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.
Bezüglich der Wirkungsweise gilt weitgehend das gleiche, was im Zusammenhang mit
Figur 1 ausgeführt wurde, jedoch mit dem Unterschied, daß in dem Anfangsabschnitt &rgr;
die Höhe der Wellen von Welle zu Welle abnimmt.
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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.
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 Biasschlitze durch Lochreihen ersetzt sind. Die Löcher sind - wie in der DE 26 13
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.
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.
Claims (8)
1. Schwebetrockner für frisch angefeuchtete Bahnen aus quellfähigem Papier,
insbesondere Offsettrockner,
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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 versetzt 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 Düsenbaiken (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 Anfangsabschnätt (p) angeordneten
Düsenbalken (4a, 4b, 14a, 14b) größer ist als der Abstand zweier benachbarter,
im restlichen Abschnitt (q) angeordneten Düsenbalken (5a, 5b, 15a, 15b).
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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 Düsenbaiken (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 Düsenbaiken (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.
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