DE3744799A1 - Anordnung fuer eine prozessanlage fuer die waermebehandlung von bahnfoermigen produkten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für eine Prozeßanlage für die Wärmebehandlung von bahnför­ migen Produkten, wobei die Anlage eine Anzahl von mit In­ frarotstrahlung arbeitenden Lampen sowie Einrichtungen für die Zufuhr von an der Bahn anwendbarer Luft oder einem an­ deren geeigneten Wärmebehandlungsmedium zu der betreffen­ den Produktbahn mittels eines Durchlauf-Wärmebehandlungs­ körpers enthält.

Im Zusammenhang mit der Trocknung oder irgendeiner anderen Wärmebehandlung von bahnförmigen Produkten, wie Papier­ bahnen, mit Hilfe von mit Infrarotstrahlung arbeitenden Lampen sind hohe Wärmeleistungen pro m², z. B. zwischen 50 und 100 kW/m², notwendig, um u. a. den Raumbedarf der Anlage zu minimieren. Das bedeutet wiederum, daß die wirksame Kühlung der Lampen und ihrer Reflektorkonstruktion erfor­ derlich ist, um an diesen einen Schaden zu verhüten und eine Herabsetzung ihrer Lebensdauer zu verhindern, weil selbst kleine Einbußen eine sehr hohe Wärmebelastung er­ zeugen.

In Verbindung mit dem Einbau von Wärmebehandlungsanlagen in Papiermaschinen, wobei z. B. die Produktion ununterbro­ chen abläuft, wird eine hohe Zuverlässigkeit zusammen mit der Möglichkeit einer einfachen und raschen Wartung der verwendeten Gerätschaften gefordert, um übermäßig lange Stillstandszeiten zu vermeiden.

Das Trocknen von Papier und der Prozeß zur Oberflächenver­ edelung bedeuten, daß große Wassermengen in der IR-Trock­ nungsanlage verdampft werden, und der verdampfte Wasser­ dampf muß wirksam beseitigt werden, um den Verdampfungs­ prozeß nicht zu behindern.

Ferner dürfen keine größeren Kräfte auf die Bahn einwirken, da diese eine mäßige Festigkeit, insbesondere im feuchten Zustand, aufweist.

Es ist insofern das Ziel der vorliegenden Erfindung, an erster Stelle eine Anordnung der oben angegebenen Gattung vorzuschlagen, die das oben erwähnte Problem wirksam löst.

Dieses Ziel wird durch eine Anordnung gemäß der vorliegen­ den Erfindung erreicht, die im wesentlichen dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß für Luft oder ein anderes geeignetes Wärmebehandlungsmedium Vorkehrungen für eine im wesentli­ chen zur Produktbahn parallele Zufuhr und Strömung getrof­ fen werden.

Die Erfindung wird im folgenden an einer bevorzugten, bei­ spielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer perspektivischen, unter einem Winkel von oben gesehenen Darstellung einen Durchlauf-Wärme­ behandlungskörper gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den benachbart zu einer sich bewegenden Produktbahn angeordneten Wärmebehandlungskörper im geschnittenen Zustand;

Fig. 3 eine Wärmebehandlungskörper-Anordnung an einer Papiermaschine;

Fig. 4 eine aufgeschnittene Ansicht eines Wärmebehandlungs­ moduls, der Teil der Wärmebehandlungskörper- Anordnung ist;

Fig. 5 die Unteransicht eines Rahmens, der Teil eines Moduls ist;

Fig. 6 den Rahmen von seiner entgegengesetzten Seite;

Fig. 7 eine grundlegende schematische Darstellung zur Funktion der Erfindung;

Fig. 8 eine grundlegende schematische Darstellung zur Funk­ tion von früher offenbarten Anordnungen.

Eine Anordnung 1 gemäß der Erfindung, die für eine Anwen­ dung auf das Trocknen und/oder Erwärmen oder irgendeine andere Art einer Wärmebehandlung von bahnförmigen Produk­ ten 2 in Wärmebehandlungsanlagen 3, welche eine Anzahl von mit Infrarotstrahlung arbeitenden Lampen 4 enthalten, so daß z. B. das Trocknen/Erwärmen einer Papierbahn, die in einer Richtung von einer Papierbahn-Fertigungsmaschine 5 zu einer anschließenden Bearbeitungsstelle der beispiels­ weise getrockneten Papierbahn 2 läuft, geeignet ist, kann eine Anzahl von selbständigen Wärmebehandlungsmoduln 7 um­ fassen, die miteinander verbunden werden können, um einen gemeinsamen Durchlaufkörper 6 zu bilden. Die Moduln 7, die aus kastenförmigen Rahmen 8 gebildet sein können, innerhalb welcher eine gewünschte Anzahl von stabförmigen Halogenlam­ pen 4 mit eine Infrarotwirkung erzeugenden Glühfaden an ihren jeweiligen Enden 4 A, 4 B an Lampenfassungen 9 und 10, die vorzugsweise mit einer Klemmwirkung, z. B. einer Feder­ wirkung, arbeiten, in einer Reihe innerhalb eines Lampenauf­ nahmeraumes 11, der zwischen einem Reflektor 12 sowie einer Schutzabdeckung 13 gebildet ist, gehalten ist, können derart angeordnet sein, daß sie an dem Körper 6 in Form von Rei­ hen, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, befestigt werden. Eine Anzahl von Befestigungszapfen 14, Kehlen oder Befestigungseinrichtungen in anderer geeigneter Form, die sich an der einen Stirnseite 8 A des Reflektorrahmens 8 be­ finden und vom Rahmen 8 vorragen, sind so angeordnet, daß sie in passenden Löchern 15 im Körper 6 aufgenommen werden können, um den einfachen sowie raschen Einbau der Moduln 7 an der Heizseite 6 A des Körpers 6 zu ermöglichen und um das Auftreten einer Wärmedehnung ohne die Gefahr, daß die Moduln 7 verformt werden, zuzulassen. Mittels Schrauben oder anderer geeigneter Befestigungselemente, die beispielsweise in Schraubenlöchern 16 und 17 im Modulrahmen 8 und im Körper 6 aufgenommen werden, kann die andere Stirnseite 8 B des Mo­ duls lösbar am Körper 6 festgehalten werden.

Die Lampenfassungen 9, 10 können sich jeweils an ihrer eigenen Platte 18 und 19 oder an irgendeiner anderen ge­ eigneten Luftleiteinrichtung befinden, die so angeordnet sind, daß sie imstande sind, Kühlluft 20 oder irgendein anderes geeignetes Kühlmedium, das in den zwischen dem Re­ flektor 12 und dem Rahmen 8 gebildeten Lufteintrittsraum 21 eingeführt wird, zu den jeweiligen Enden 4 A, 4 B der Lam­ pen zu dem Zweck zu leiten, um in erster Linie eine Kühlung derselben, vorzugsweise auf eine geringere Temperatur als 300°C, zu bewirken, so daß ein Brechen an der jeweiligen Glas/Metall-Zwischenfläche des Glases verhindert wird. Die­ se Platten 18, 19 können mit Hilfe von Schrauben, welche die lösbare Befestigung der Platten 18, 19 am Modulrahmen 8 ermöglichen, am Modulrahmen 8 angebracht werden, wobei die Platten beispielsweise die gewünschte, der Luftströmung angepaßte Zahl von Lampenfassungen 9, 10 aufweisen. Die angestrebte Wärmeleistung des Moduls kann somit auf einfa­ che Weise verändert werden, indem die gewünschte Anzahl von IR-Lampen 4, z. B. vier, sechs, acht, zehn und zwölf usw. in die vorgesehenen Lampenhalter 9, 10 fest einge­ klemmt wird.

Die Luft 20 wird in den Raum 21 durch mehrere Luftzufuhröff­ nungen 23, die von der Unterseite 8 C des Rahmens 8 in diesen Raum 21 öffnen, eingeführt, wobei für diesen Zweck wenig­ stens eine Öffnung 23 so angeordnet ist, daß sie sich durch den Rahmenboden erstreckt, und zwar wird vorzugsweise eine Öffnung 23 im mittigen Bereich der in Rede stehenden Lampen 4 zentriert. Diese Öffnungen 23 werden vorzugsweise so aus­ gestaltet, daß sie ein Durchströmen von Kühlluft in einer Menge zwischen 70 und 500 m³/h, was von der Anzahl der Lam­ pen 4 abhängt, zulassen. Die Größe der Öffnungen kann eben­ falls verändert werden, um die Menge der betreffenden Luft angemessen zu halten.

Ein Anteil der zugeführten Menge an Luft 20 wird auch in den Lampenaufnahmeraum 11 geleitet und kühlt die Lampen 4 sowie die Reflektortafel 12 auf eine wenigstens geringere Temperatur als annähernd 90°C.

Die Reflektortafel 12, die so angeordnet ist, daß sie die von den den IR-Lampen 4 abgegebene Strahlung im höchstmögli­ chen Ausmaß in einer Richtung von der Tafel 12 weg und nach außen durch die Abdeckung 13, die die Lampen gegen Staub und andere Verschmutzung schützt, sowie zur Frontseite 7 A hin reflektiert, wird durch den Luftstrom 24 zur gleichen Zeit wie die der betreffenden Produktbahn 2 abgewandte Seite 13 A der Abdeckung 13 gekühlt. Die Reflektortafel 12 kann aus einem geeigneten temperaturbeständigen Material, wie z. B. Keramikmaterial, gefertigt und auch, falls das zur Verbesserung der Reflexionsleistung erwünscht ist, oberflä­ chenbehandelt sein, z. B. mit einer Schicht aus Gold bedeckt sein. Dank der einfachen Konstruktion des Moduls ist die Reflektortafel 12 ohne Schwierigkeiten austauschbar.

Die Kühlluft 25 wird auch weitergeleitet, so daß sie an einer Anzahl von mit elektrischen Verbindern 26 versehenen Bauteilen 27 sowie einem von der Stirnseite 8 B des Rahmens einwärts ragenden Befestigungselement 28, welches eine An­ zahl von schlitzförmigen Öffnungen 29 hat, die so angeord­ net sind, daß sie passende, vom mit Luftaustrittsöffnungen 30 versehenen Bauteil 31 vorstehende Befestigungszungen 32 aufnehmen können, vorbeiströmt.

Das Bauteil 31 kann eine Schutzglashalterung bilden, die mit einer Anzahl von Befestigungsgliedern 33, wie Befe­ stigungsschrauben, in dem Fall, da die Lampenabdeckung 13 als Glasplatte ausgebildet ist, zusammenwirkt. Die Verwen­ dung einer Folie oder Schutzhaube von ähnlicher Art ist ebenfalls möglich.

Die Befestigungsschraube ist für diesen Zweck derart ange­ ordnet, daß sie von einem mit einem Loch versehenen Halte­ rungsteil 35, das von der Stirnseite 8 B des Rahmens ein­ wärts zum offenen Aufnahmeraum 34 des Rahmenkörpers hin vor­ ragt, aufgenommen wird.

Die durch die Luftaustrittsöffnungen 30 strömende Luft wird zu einer Strömung in im wesentlichen paralleler Weise längs des Produktstreifens 2 sowie längs der Oberseite 13 B der Abdecklage 13 gebracht, wie in den Fig. 4 und 7 dargestellt ist. Eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit kann zwischen 5 und 40 m/s betragen. Auf den Streifen 2 wirkt in diesem Fall eine Kraft F, die bestrebt ist, den Streifen 2 in eine Richtung zum jeweiligen Modul 7 hin zu drücken. Diese Kraft F wird jedoch durch die statische Kraft P ausgeglichen, welche durch die austretende Luft 36 aufgebaut wird. Eine Stabilisierung des Streifens 2 wird auf diese Weise in einem optimalen Abstand von den Moduln 7 erreicht, was zum Ergebnis hat, daß die auf den Streifen 2 einwirkende Druck­ kraft vermindert wird, was im Hinblick auf die mäßige Festig­ keit des Streifens im feuchten Zustand von Vorteil ist, und es wird der Wärmeübergang zwischen der Luft 36 sowie dem Streifen 2 erhöht mit dem Ergebnis, daß eine wirksame Ab­ führung des vom Streifen 2 verdampften Wasserdampfes auf Grund der Wirkung der heißen Luftströmung 36 erreicht wird.

Eine große Anzahl von Wärmebehandlungsmoduln 7 der oben be­ schriebenen Art wird vorzugsweise so eingerichtet, daß sie in leicht abbaubarer Weise in einer Reihe an einem Wärme­ behandlungs- oder Durchlaufkörper 6 mit einem Einlaßkanal 37 für Luft 38 und einem Auslaßkanal 39 für Abluft 40 sowie Wasserdampf usw. beispielsweise mittels der oben erwähnten Befestigungselemente 14, 16, 17 fest angebracht werden kön­ nen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Wenigstens der Auslaßkanal 39 wird mit Hilfe eines geeigneten Isoliermaterials 41 ge­ genüber der Umgebung 47, vor allem gegenüber dem Einlaßka­ nal 37 isoliert. Der Wärmebehandlungskörper 6 weist vor­ zugsweise eine Anzahl von Luftaustrittsöffnungen 42 auf, die längs der einen Seite 6 B des Wärmebehandlungskörpers vorgesehen sind. Diese Öffnungen 42, die so angeordnet sein können, daß sie sich durch einen langen oder unterteilten Kanal 43 an der Seite 6 B des Körpers erstrecken, sind so eingerichtet, daß sie die Feuchtigkeit enthaltende Luftströ­ mung 36 empfangen, bevor sie zu einem verbindenden Abluft­ kanal 44 zwischen den Öffnungen 42 sowie dem Auslaßkanal 39 geleitet und anschließend zum Auslaßkanal 39 abgeführt wird.

Die Fig. 8 zeigt, in welcher Weise auf eine Bahn 2¹ durch Luft 45 eingewirkt wird, die auf die Bahn 2¹ in einer im wesentlichen rechtwinkligen Richtung mit Bezug zur Bahn 2¹ gelangt, was zum Ergebnis hat, daß die Bahn 2¹ bestrebt ist, sich in einer Richtung von der zugeordneten Luftzufuhr­ vorrichtung 1¹ wegzubewegen, was darin resultiert, daß durch die einwirkende Kraft die Gefahr besteht, ein Auflösen der Bahn herbeizuführen, und daß die kontrollierte Abführung der Luft nicht gefördert wird.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung 1 ermög­ licht u. a. das Vorsehen eines optimierten Luftsystems für die Kühlung der Reflektorkonstruktion sowie der Lampen 4 und für die Behandlung von z. B. Papierbahnen 2 mit Luft zum Zweck, die wirksame und zuverlässige Verdampfung von Feuch­ tigkeit von den Bahnen 2 zu erreichen. Der rasche Austausch von Verbrauchsartikeln, wie z. B. Lampen, wird ebenfalls er­ möglicht, wobei zusätzlich die Wärmewirkung auf einfache Weise geregelt werden kann, indem die gewünschte Anzahl an Lampen 4 vorgesehen wird.

Von der Unterseite eines jeden Moduls 7 stehen elektrische Einrichtungen 46 vor, die für eine Verbindung mit Speise­ kabeln für elektrische Energie vorgesehen sind. Der abge­ führte, Wärme enthaltende Abluftstrom 40 kann derart gelei­ tet werden, daß eine Wiedergewinnung der Wärme in geeigne­ ter Weise ermöglicht wird. Auch besteht die Möglichkeit, den Luftstrom 36 unmittelbar nach außen oder in die Räum­ lichkeiten, in denen die Anlage 3 untergebracht ist, zu leiten. Die Luft kann beispielsweise nach der Behandlung der Bahn 2 eine Temperatur zwischen 50 und 150°C haben.

Die Erfindung ist nicht auf die beispielhafte Ausführungs­ form, die vorstehend beschrieben und in den Zeichnungen dar­ gestellt wurde, begrenzt, sondern kann im Rahmen der Patent­ ansprüche, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, abge­ wandelt werden.

Beispielsweise kann, um günstigere Bedingungen für die Enden 4 A der Lampen zu schaffen, eine Anzahl von zusätzlichen Leitplatten usw. so angeordnet werden, daß der Luftstrom 24, der zwischen dem Reflektor 12 sowie der Glasabdeckung 13 vorhanden ist und wegen der Hitze von den Lampen 4 eine hohe Temperatur aufweisen kann, wenn er diese Enden 4 A der Lampen erreicht, abgelenkt wird. Eine Kühlung dieser Enden 4 A der Lampen wird folglich durch die Luftströme 20 und 25, die zwischen der Unterseite 8 C des Rahmens und dem Reflek­ tor 12 vorhanden sind, erreicht. Diese Leitplatten können dauerhaft oder lösbar am Rahmen 8 angebracht sein.

Claims (7)

1. Anordnung für eine Wärmebehandlungsanlage (3) für bahnförmige Produkte (2), die eine Mehrzahl mit Infrarot­ strahlung arbeitender Lampen (4) und eine Vorrichtung zur Zufuhr von Luft (36) oder einem anderen geeigneten Wärmebehandlungsmedium über einen Wärmebehandlungskörper (6), dem die Produktbahn (2) zugeführt werden kann, zur Produktbahn (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungskörper (6) die Lampen (4) und ein Abdeckglas, eine Abdeckfolie oder eine ähnliche Schutz­ abdeckung (13) aufweist, die die Lampen (4) vollständig abdeckt, wobei längs der von der Produktbahn (2) abgewandten Seite (13 A) der Schutzabdeckung (13) Luft (24) oder ein anderes geeignetes Wärmebehandlungsmedium im wesentlichen parallel strömt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft (36) mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 40 m/s strömt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lampen (4) an ihren jeweiligen Enden (4 A, 4 B) durch Lampenfassungen (9, 10) in einem Reflektorrahmen (8) gehalten werden, der mit Reflektoren (12) ausgerüstet ist und seine Funktion durch Klemmwirkung erfüllt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampenfassungen (9, 10) auf einer Platte (18, 19) oder einer ähnlichen Platte angeordnet sind, die so angeordnet ist, daß sie die Luft zu den jeweiligen Enden (4 A, 4 B) der Lampe richtet.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorrahmen (8) eine Anzahl Luftzufuhröffnungen (23) aufweist, die sich in einen Lufteintrittsraum (21) öffnen, der zwischen dem Reflektor (12) und dem Reflektorrahmen (8) ausgebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorrahmen (8) an einem seiner Enden (8 B) derart ausgebildet ist, daß er ein Bauteil (31) stützt, das mit Luftaustrittsöffnungen (30) versehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (31) ein Schutzglashalteteil ausbildet, das mit Befestigungsgliedern (33) zusammenwirken kann.