DE29623214U1 - Breitstreckvorrichtung für eine Bahn, insbesondere aus Papier - Google Patents

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH

DR.-ING. ANDREAS KNOBLAUCH _&bgr;&Ogr;32&ogr; frankfurt/main ₂4 Okt 1997 PATENTANWÄLTE kühhornshofweg 10 ^

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UST-ID/VAT: DE 112012149

KW 206 GM

VOITH SULZER FINISHING GMBH 47803 KREFELD

Breitstreckvorrichtuncr für eine Bahn, insbesondere aus Papier

Die Erfindung bezieht sich auf eine Breitstreckvorrichtung für eine Bahn, insbesondere aus Papier, mit einer sich im wesentlichen über die gesamte Bahnbreite erstreckenden Stützvorrichtung, die auf die eine Seite der Bahn wirkt und die Bahn zur anderen Seite hin konvex verformt.

Eine solche Breitstreckvorrichtung ist in der Gestalt einer Breitstreckwalze aus DE 26 22 717 C2 bekannt.

Hierbei wird eine gebogene Walze verwendet. Die Krümmung bewirkt, daß der Weg, den die Bahnmitte über den Scheitelpunkt der Walze zurücklegt, größer ist als der Weg der Bahnkanten. Es werden daher von der Mitte aus Kräfte in Richtung der Bahnkanten auf die Papierbahn ausgeübt, wodurch eventuell vorhandene Falten nach außen hin weggestrichen werden. Dies führt allerdings zu einer erheblichen Beanspruchung der Papierbahn, insbe-

DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 2300 30800 (BLZ 50O8OOOO) ■ S.W.I.FT.-CODE ORES DE FF POSTBANK FRANKFURT/M. 34 25-6&Ogr;5 (BLZ 50O10060)

sondere wenn es sich um hohe Arbeitsgeschwindigkeiten handelt.

Hinzu kommt, daß es zur Erzielung des Breitstreckeffektes notwendig ist, die Breitstreckwalze mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Bahngeschwindigkeit anzutreiben. Durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen Breitstreckwalze und Bahn kann es zu Reibung und damit zu einer Qualitätseinbuße der Bahn kommen.

Aus DE 43 01 618 Al ist ein Meßverfahren zur Ermittlung der Materialbahnspannung bekannt bei der ein Hohlkörper mehrere zur Materialbahn hin gerichtete Düsen aufweist. Wird dessen Innenraum mit Druckluft versorgt, bildet sich zwischen der Bahn und dem Hohlkörper ein Luftkissen aus. Der Luftdruck im Hohlkörper und/oder im Luftkissen und/oder der Abstand zwischen der Bahn und dem Hohlkörper kann zur Ermittlung der Materialbahnspannung gemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Breitstreckvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die die Bahn in wesentlich geringerem Maße als bisher beansprucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützvorrichtung Luftdüsen aufweist, die so angeordnet und mit einem solchen Luftdruck versorgbar sind, daß die Bahn konvex verformt und praktisch allein durch 0 die aus den Luftdüsen austretende Luft abgestützt ist.

Bei dieser Konstruktion ergibt sich zwischen der Stützvorrichtung und der Bahn ein Luftkissen, das zum einen eine Berührung zwischen Bahn und Stützvorrichtung verhindert und zum anderen Kräfte ausübt, die die Falten zum Rand hin ausstreichen. Daher ergibt sich ein sehr

einfacher Aufbau und eine höchstmögliche Schonung des Bahnmaterials.

Die neue Breitstreckvorrichtung eignet sich insbesondere für empfindliches Bahnmaterial, beispielsweise gestrichenes Papier oder Kunstdruckpapier. Durch Änderung des Luftdrucks kann man unterschiedliche Breitstreckeffekte erzielen. Im Gegensatz zu Breitstreckwalzen ist auch keine Temperaturerhöhung aufgrund einer Lagerreibung zu befürchten.

Günstig ist es, daß die mittleren Luftdüsen mit einem höheren Luftdruck versorgbar sind als die randnahen Luftdüsen. Der unterschiedliche Luftdruck führt zu der gewünschten konvexen Wölbung der Bahn.

Vorteilhafterweise ist den Luftdüsen einzeln oder zonenweise ein Druckeinstellventil vorgeschaltet. Man kann daher die Druckhöhe für jede Luftdüse variieren 0 und damit den jeweils optimalen BreitStreckeffekt erzielen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß die Austrittsrichtung der Luftdüsen von der Mitte zum Rand hin zunehmend eine Komponente in Querrichtung aufweist. Die genannte Komponente übt Querkräfte auf den Randbereich der Bahn aus, was die Beseitigung von Falten unterstützt. Da nur am Rand Kräfte mit nach außen gerichteter Komponente erzeugt 0 werden, ist das Breitstrecken auf die tatsächlich notwendigen Randbereiche beschränkt. Der Mittelbereich wird also nicht unnötigen Spannungen ausgesetzt.

Empfehlenswert ist es auch, daß zwei oder mehr Reihen von Luftdüsen in Laufrichtung der Bahn hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Bahn über eine längere Zeit der Breitstreckwirkung unterzogen.

Konstruktiv ist es die einfachste Lösung, wenn die Luftdüsen von einem starren Tragbalken getragen sind.

Eine ebenfalls wünschenswerte Alternative besteht darin, daß die Luftdüsen von einem auf einem Tragbalken abgestützten Kammerschlauch getragen sind, wobei die verformbaren Kammern mit Druckluft versorgbar und der Kammerdruck einzeln oder zonenweise einstellbar ist. Mit Hilfe des Kammerschlauchs, dessen Kammern in Abhängigkeit vom Kammerdruck aufgeblasen sind, kann man die Luftdüsen über die gesamte Breite mit relativ geringem Abstand von der Bahnoberfläche anordnen, was den Luftverbrauch stark reduziert.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, daß die Luftdüsen je einer Kammer zugeordnet sind und deren Austrittsöffnung bilden. Die in der Kammerwand befindlichen Luftdüsen können durch entsprechende Druckeinstellung nahe der Bahn angeordnet sein.

Es ist aber auch möglich, daß die Kammern bis auf die Luftzuführöffnung geschlossen sind und die Luftdüsen an einem vom Kammerschlauch abgestützten Verteilerschlauch ausgebildet sind. Hier braucht der Verteilerschlauch nur gerade mit soviel Luft versorgt zu werden, daß die Materialbahn durch ein Luftpolster in der Schwebe gehalten wird.

Bei einem empfehlenswerten weiteren Ausführungsbeispiel 0 ist dafür gesorgt, daß die Stützvorrichtung einen zylindrischen Träger aufweist und die Luftdüsen in den Zwickel zwischen Träger und einlaufender Bahn gerichtet sind. Das so erzeugte Luftkissen hat eine ausreichende Stabilität, um die Bahn bis zum Ende der Umlenkzone im 5 Abstand von der Stützvorrichtung zu halten.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, daß der Träger eine drehbare Leitwalze ist. Wenn sich die Leitwalze mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit dreht wie die Bahngeschwindigkeit, können die Reibungsverluste gering gehalten werden.

Mit Vorteil wird die Bahn an der Stützvorrichtung unter Beibehaltung der Luftabstützung in Laufrichtung nur mindestens 3 0° umgelenkt. Je größer der Umlenkwinkel, umso stärker ist der Breitstreckeffekt.

Wenn der Umlenkwinkel größer als 90° ist, kann man die Breitstreckwalze auch im Sinne einer kombinierten Breitstreck- und Leitwalze verwenden. Während man früher die Funktion einer Leitwalze und einer Breitstreckwalze voneinander trennen mußte, weil die Leitwalze aufgrund der erforderlichen Umlenkung starken Kräften ausgesetzt ist und daher sehr stabil ausgelegt werden mußte, was eine Biegung dieser Walze zum Zweck des BreitStreckens äußerst erschwerte, können nunmehr beide Funktionen in einer Baueinheit verwirklicht werden, was Kosten und Platzersparnis mit sich bringt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Breit-0 streckvorrichtung,

Fig. 2 in vier Diagrammen den Luftdruck über der Breite der Bahn,

5 Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 1,

Fig. 4 schematisch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel/ 5

Fig. 6 schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 den Querschnitt durch ein fünftes Ausführungs-

beispiel und
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Fig. 8 das fünfte Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 wird eine Bahn 1 aus Papier oder ähnlichem Material über eine Stützvorrichtung 2 hinwegbewegt.

Diese weist einen sich über die gesamte Breite der Bahn 1 erstreckenden Tragbalken 3 auf, der eine Vielzahl von Luftdüsen 4 trägt. Jede Luftdüse ist über eine eigene Leitung 5 mit einem Luftdruckregler 6 verbunden, der für jede Leitung ein einstellbares Ventil aufweist. Die aus den Luftdüsen 4 austretende Luft bildet im Raum 7 unterhalb der Bahn 1 ein Luftkissen aus, das die Bahn berührungsfrei über die Stützvorrichtung 2 hinwegführt.

Mit Hilfe der Druckeinstellvorrichtung 6 können unterschiedliche Druckprofile erzeugt werden, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht sind. Gemäß Fig. 2a ist der Luftdruck &rgr; über der Breite B konstant. Demgegenüber ist bei den Fig. 2b und 2c der Druck in der Bahnmitte 0 angehoben. Und in Fig. 2d ist der Druck an den Rändern abgesenkt. Mit dieser mittigen Druckerhöhung und gegebenenfalls der randseitigen Druckabsenkung erhält man nicht nur das gewünschte Luftpolster zur berührungsfreien Führung der Bahn 1, sondern außerdem eine konvexe Verformung der Bahn 1, wie dies noch später erläutert wird.

Fig. 3 zeigt, daß der Tragbalken 3 fünf Reihen von Luftdüsen 4 trägt, die an der gekrümmten Oberseite 8 des Trägers 3 angebracht sind. Der Breitstreckeffekt wird daher über einen Winkel von etwa 90° auf die Bahn 1 ausgeübt. Beispielsweise hat die erste Düsenreihe den Luftdruckverlauf gemäß Fig. 2b, die zweite Düsenreihe den Verlauf gemäß Fig. 2c, die dritte Düsenreihe den Verlauf gemäß Fig. 2d, die vierte Düsenreihe den Verlauf gemäß Fig. 2c und die fünfte Düsenreihe wiederum den Verlauf gemäß Fig. 2c.

In Fig. 4 ist ein starrer Tragbalken 103 in Verbindung mit Pfeilen 109 vorgesehen, welche die Austrittsrichtung der Luftdüsen darstellen. Der mittlere Pfeil steht etwa senkrecht auf dem starren Tragbalken 103. Die zu den Rändern hin gelegenen Pfeile weisen eine Komponente in Querrichtung auf und sind kleiner als der mittlere Pfeil. Dies bedeutet, daß in der Mitte der höchste Druck herrscht und die größte Luftmenge zugeführt wird, 0 um die konvexe Krümmung der Bahn 101 zu erzielen. Und an den Rändern wirkt eine kleinere Kraft, die auch noch eine Komponente nach außen aufweist, wodurch das Ausstreichen der Falten erleichtert wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist wiederum ein Tragbalken 2 03 vorgesehen. Er trägt einen Kammerschlauch 210, der eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten und voneinander getrennten Kammern 211 aufweist. Mit Hilfe der Druckeinstellventile 206 kann jede der Kammern 211 mit einem gewünschten Druck beaufschlagt werden, so daß durch elastische Verformung unterschiedliche Höhen der Kammern 211 entstehen. Jede Kammer besitzt an der Oberseite eine Luftdüse 201. Diese Luftdüsen haben annähernd den gleichen Abstand von der Bahn 201. Entsprechend gering ist die Luftmenge im Zwischenraum 207.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der Tragbalken 3 03 wiederum mit einem Kammerschlauch 310 versehen. Diesmal sind die einzelnen Kammern 311 aber nach außen hin abgeschlossen, wenn man von der Eintrittsöffnung für die Druckluft absieht. Mit Hilfe der Druckeinsteilventile 306 kann der Kammerdruck in jeder Kammer 311 individuell eingestellt werden. Der Kammerschlauch 310 wird durch einen Verteilerschlauch 312 überdeckt, dem über eine Leitung 313 Druckluft zugeführt wird. Luftdüsen 304 in diesem Verteilerschlauch 312 sorgen dafür, daß ausreichend Druckluft in den Zwischenraum 307 gelangt und die Bahn 3 01 im Abstand von der Stützvorrichtung hält sowie die konvexe Krümmung bewirkt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 umschlingt die Bahn 401 eine Stützvorrichtung 402 mit einem Träger 403 in der Form einer sich drehenden Leitwalze. In den Zwickel 414 zwischen der Oberfläche des Trägers 403 und der einlaufenden Bahn 401 blasen Luftdüsen 404 Luft mit derart unterschiedlichem Druck, daß die Bahn 401 zwar am Rand nahe des Trägers 403 verläuft, in der Mitte aber einen Wulst 415 oder eine konvexe Verformung erfährt.

In allen Ausführungsbeispielen hat die zugeführte Luft eine Doppelfunktion, nämlich zum einen die Verhinderung einer Berührung der Bahn mit der Stützvorrichtung und zum anderen die Verformung der Bahn zum Zweck des Breitstreckens. Viele Einzeleinheiten sind lediglich 0 schematisch veranschaulicht worden, weil der Fachmann die konstruktiven Einzelheiten aus seiner Routine heraus angeben kann.

Claims (13)

KW 2 06 GM :nsprüche

1. Breitstreckvorrichtung für eine Bahn, insbesondere aus Papier, mit einer sich im wesentlichen über die gesamte Bahnbreite erstreckenden Stützvorrichtung, die auf die eine Seite der Bahn wirkt und die Bahn zur anderen Seite hin konvex verformt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung (2) Luftdüsen (4; 204; 304; 404) aufweist, die so angeordnet und mit einem solchen Luftdruck versorgbar sind, daß die Bahn (1; 101; 201; 301; 401) konvex verformt und praktisch allein durch die aus den Luftdüsen austretende Luft abgestützt ist.

2. Breitstreckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Luftdüsen mit einem höheren Luftdruck versorgbar sind als die randnahen Luftdüsen (Fig. 2b bis 2c).

3. Breitstreckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Luftdüsen (4; 204) einzeln oder zonenweise ein Druckeinstellventil {6; 206) vorgeschaltet ist.

4. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsrichtung (109) der Luftdüsen von der Mitte zum Rand hin zunehmend eine Komponente in Querrichtung aufweist.

5. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Reihen von Luftdüsen (4) in Laufrichtung der Bahn

(1) hintereinander angeordnet sind.

6. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen

(4) von einem starren Tragbalken (3) getragen sind. 15

7. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (204; 304) von einem auf einem Tragbalken (203; 3 03) abgestützten Kammerschlauch (203; 3 03) getragen sind, wobei die verformbaren Kammern (211; 212) mit Druckluft versorgbar und der Kammerdruck einzeln oder zonenweise einstellbar ist.

8. Breitstreckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch

5 gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (204) je einer Kammer (211) zugeordnet sind und deren Austrittsöffnung bilden.

9. Breitstreckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch

0 gekennzeichnet, daß die Kammern (311) bis auf die Luftzuführöffnung geschlossen sind und die Luftdüsen (304) an einem vom Kammerschlauch abgestützten Verteilerschlauch (312) ausgebildet sind.

10. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung (402) einen zylindrischen Träger (403)

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aufweist und die Luftdüsen (404) in den Zwickel (414) zwischen Träger und einlaufender Bahn (401) gerichtet sind.

11. Breitstreckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (403) eine drehbare Leitwalze ist.

12. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1;

401) an der Stützvorrichtung (2; 402) unter Beibehaltung der Luftabstützung in Laufrichtung nur mindestens 30° umgelenkt wird.

13. Breitstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkwinkel größer als 90° ist.