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Hintergrund
der Erfindung
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[Gebiet der Erfindung]
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Diese
Erfindung betrifft eine Bogendruckmaschine, bei der der eingeführte Bogen
stabilisiert wird. Sie betrifft eine Bogenführungseinheit in der Bogendruckmaschine.
Die Bogenführungseinheit
mit einer gebogenen Bogenführungsfläche ist
unmittelbar unter dem Zylinder bzw. Zufuhrzylinder vorgesehen und
wird durch einen kleinen Bogenführungsraum zum
Führen
des Bogens von den Zylindern getrennt.
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[Beschreibung des Standes
der Technik]
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Bogenfarbdruckmaschinen,
die eine Reihe von Druckern verwenden, von denen jeder eine andere
Farbtinte druckt, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Wie
in 5 dargestellt, sind die Grundstrukturelemente
solcher Druckmaschinen eine Zuführungseinheit
A, die aus einer Zuführvorrichtung 39 besteht,
eine Druckeinheit B, die vier Drucker 132a, 132b, 132c und 132d umfaßt, die
hintereinander angeordnet sind, um Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz
zu drucken, und eine Zuführungseinheit C,
in diesem Fall Papierzuführungseinheit 04.
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Bei
Bogenfarbdruckmaschinen dieser Art trennt eine Saugeinheit mit einem
Einlaß für Bögen 11,
die in einem Fach 141 der Zuführungseinheit 39 gestapelt
sind, einen Einzelbogen und transportiert diesen zu einem Band 120.
Der Schwunggreifer 121a liefert den Bogen an den Zwischenzylinder 121b des Druckers 132a.
Der Bogen wird zwischen dem Tuchzylinder 22a und dem Druckzylinder 23a zugeführt und
die erste Farbe wird gedruckt.
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Sobald
die erste Farbe gedruckt wurde, wird der Bogen zwischen dem Tuchzylinder 22a und
dem Druckzylinder 23a freigegeben und von dem Zwischenzylinder 27a des
zweiten Druckers 132b aufgenommen. Von dem Zwischenzylinder 27a wird
der Bogen an einen Druckzylinder 23b geführt. Der nächste Vorgang,
der Druck der zweiten Farbe, wird von dem Tuchzylinder 22b und
dem Druckzylinder 23b ausgeführt.
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Die
folgenden Farben werden einzeln hintereinander gedruckt. Wenn der
Bogen 11 zwischen dem Tuchzylinder 22d und dem
Druckzylinder 23d freigegeben wird, welche die letzte Druckstufe
durchführen,
wird er auf den Zuführungszylinder 35 der
Zuführungseinheit
C gezogen. Von dem Zuführungszylinder 35 wird
der nun vollständig
fertig gedruckte Bogen 11 auf das Transportband 124 gegeben
und zu der Zuführungseinheit 04 transportiert,
wo er dem Stapel der Ablage 40 der Einheit 04 hinzugefügt wird.
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Im
Allgemeinen weisen die Bögen 11,
die in der Bogendruckmaschine gedruckt werden, eine Dicke zwischen
0,04 mm und 0,08 mm auf. Manchmal können sehr steife Metallplattenbögen oder
synthetischer Harz bedruckt werden. Wenn der Bogen aus dem Drucker 132a dem
Drucker 132b zum Drucken in mehreren Farben zugeführt wird,
können
verschiedene Probleme auftreten. Ein dünner Papierbogen weist im Allgemeinen
eine geringe Steife auf, wodurch der hintere Teil des Bogens zum
Schlagen tendiert. Ein dickerer Papier- oder Metallbogen ist sehr steif
und seine Reaktionskraft (Stabilität) gegen die Zentrifugalkraft
der Rotation und seine eigene Biegung führen dazu, daß sich sein
hinterer Teil von dem Druckzylinder 23 trennt und mit der
Bogenführungseinheit 1' unterhalb des
Zylinders zusammenprallt und so ein Bogenrückschlag herbeigeführt wird.
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Wenn
das Papier auf diese Weise schlägt oder
rückschlägt, kann
der Druck gegebenenfalls verschmutzen oder das Papier zerknickt
oder eingerissen werden. Dieses Phänomen ist ein bedeutender Grund
der Verminderung der Druckqualität.
Zwei typische Verfahren, die angewandt werden, um diesem Problem
entgegenzuwirken, sind das Anwenden eines Skelettzylinders bzw.
eines Trommelzylinders als Zwischenzylinder 27. Dies ermöglicht es,
für die Steife
jedes zu druckenden Bogen das am besten geeignete Schema zu verwenden.
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Das
in 6(A) gezeigte Beispiel ist ein
skelettartiger Zwischenzylinder 27, der hauptsächlich beim
Drucken von dickeren Papierbögen
benutzt wird. Einer dieser Skelettzylinder 27 wird auf
jeder Seite jedes Druckers 132a, b, c bzw. d angeordnet. Jeder
Skelettzylinder umfaßt
ein Paar von Rotoren (Arme) 271, die sich um die Achse 270 drehen.
Jeder Arm 271 umfaßt
eine Reihe von Mitnehmern 29 auf dem Schaft 272 (siehe 7(A)), die von einem Ende des Arms 271 bis
zum Ende von Arm 271 auf der Seite gegenüber dem
Schaft laufen. Das unterscheidende Merkmal des Skelettzylinders 27 ist,
daß der
Zylinderbereich, der mit dem Druckzylinder 23 in Kontakt
tritt, wenn das Papier dazwischen verläuft, extrem klein ist. Der
Bogen 100, der nach vorne gedreht wird, kann sich über einen
Punkt P hinaus biegen und gelangt so in den Kontakt mit den Mitnehmern 29.
Mit anderen Worten wird der Kontaktpunkt P zum Aktionspunkt. Durch
die Abstandsvergrößerung dieses
Punktes bis zum Ende von Bogen 100 verringern wir die Reaktionskraft,
die von dem Bogen bei seinem Versuch ausgeübt wird, in seine ursprüngliche
Form zurück
zu gelangen.
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Als
Ergebnis verringern wir die Menge des Rückschlags am Ende des Bogens,
der die Zuführungseinheit 1' schlägt, wobei
sich die gebogene Führung
an den hypothetischen Umfang des unteren Teils des skelettartigen
Zwischenzylinders 27 anpaßt. Dieses Schema minimiert
Risse und Falten, gibt aber andererseits, da diese Art von Skelettzylinder 27 einen
größeren Bereich
aufweist, in dem das Ende des Bogens 100 frei liegt, einem
dünneren
Bogen mehr Gelegenheit zu schlagen.
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Das
in 6(B) gezeigte Beispiel ist ein trommelzylinderartiger
Zwischenzylinder 27',
der hauptsächlich
für dünnere Papierbögen benutzt
wird. Diese Art Trommelzylinder 27' weist eine Anzahl von Mitnehmern 29 an
zwei Stellen entlang des Umfangs einer Walze auf, die sich um die
Achse 270 dreht.
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Das
unterscheidende Merkmal des Trommelzylinders 27' ist, daß der Betrag
seines Oberflächenbereichs,
der mit dem Druckzylinder 23 in Kontakt tritt, wenn der
Bogen 100 dazwischen geführt wird, maximiert wird. Da
der Teil des Bogens 100, der oberhalb der Mitnehmer 29 befindlich
ist, entlang des Umfangs des Trommelzylinders 27' geführt wird,
erschwert es dieses Schema dem Ende des Bogens sehr, zu schlagen
und minimiert auf diese Weise das Knicken, Reißen und andere Fehler, die
aus dem Falten oder Schlagen des Bogenendes resultieren. Wenn jedoch
diese Art von Trommelzylinder 27' zum Befördern dickerer Papierarten
benutzt wird, ist ein nur sehr kleiner Bereich vorhanden, in dem
das Ende des Bogens frei liegt und das Ergebnis ist ein bedeutender
Rückschlag.
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In
den letzten Jahren, als sich die Druckqualität verbesserte, bestand eine
Tendenz zur Verwendung von Skelettzylindern sogar bei dünneren Bögen. Damit
dünne Bögen nicht
schlagen, wie in 7 dargestellt, ist
eine Bogenführungseinheit 1 mit
einer Bogenführungsfläche 1d vorgesehen,
die der Kontur des unteren Teils des Zwischenzylinders 27 (bzw. 27') und der Zuführungseinheit 35 (im
Folgenden Zwischenzylinder) folgt. Um die Probleme bei dieser Art
von Bogendruckmaschine zu vermeiden, ist eine Bogenführungseinheit
vorgesehen, in der spezifische Druckluft durch mehrere Luftdurchlässe in der
Bogenführungseinheit
in den Raum zwischen dem Zwischenzylinder 27 und der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
geblasen wird. Diese Luft wird entlang der Unterseite von Bogen 11 geblasen,
wenn sich dieser durch den Raum entlang der Bogenführungsfläche 1d bewegt.
Auf Grund des Bernoulli-Effekts wird
der Bogen 11 von der Luft, die durch die Lufteinlässe geblasen
wird, abgefedert.
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Eine
derartige Bogenführungseinheit
ist in der Japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Hei 10-109404 beschrieben. Wir werden die entsprechende
Technik in Bezug auf 7 erklären. Die
Bogenführungseinheit,
die entlang des Umfangs des skelettartigen Zwischenzylinders 27 oder
Zuführungszylinders 35 verläuft, die
jeweils mit Mitnehmern 29 beaufschlagt sind, besteht aus
Luftkanälen 06.
Auf der Oberfläche
der Luftkanäle 06 sind
eine Vielzahl von Luftdurchlässen 4a und 4b vorgesehen. Die
Luftdurchlässe 4a und 4b zeigen
in entgegen gesetzte Richtungen und sind auf beiden Seiten der Mitte
des Zwischenzylinders 27 oder Zuführungszylinders 35 angeordnet.
Die Luftdurchlässe
verteilen die Luft zu den Außenkanten
des Zwischenzylinders 27. Die Luftdurchlässe 4a und 4b erzeugen
zwei Luftströme,
die an den Luftdurchlässen
entstehen und in die Richtungen, die von den Luftdurchlässen vorgegeben
sind, strömen.
Diese Luftströme
halten den Papierbogen auf einer spezifischen Höhe abgefedert und stabilisieren
damit die Bogenbeförderung.
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Im
Stand der Technik wird die Luft dann durch einen Raum zwischen der
Bogenführungsfläche 1d und
dem Zwischenzylinder unterhalb des Bogens 11 geblasen.
Der Bogen wird auf Mitnehmern 29 des skelettartigen Zwischenzylinders 27,
der für dickere
Papiersorten benutzten Zylinderart, gehalten. Die Luft wird von
den Kanälen 06 in
den Raum unterhalb der Führungsfläche durch
die Luftdurchlässe 4a und 4b geblasen.
Wie in 7(B) gezeigt, werden die Luftströme insbesondere
in Richtung der beiden Seiten des Zwischenzylinders 27 durch
die Luftdurchlässe
geblasen, die voneinander wegzeigen und beidseits der Mitte des
Zylinders 27 angeordnet sind. Diese Luftströme erzeugen
einen Geschwindigkeitsunterschied des Luftstroms oberhalb und unterhalb
des Bogens und führen
auf diese Weise den Bernoulli-Effekt herbei. Der Bogen 11,
der entlang der Fläche
des Zwischenzylinders 27 transportiert wird, wird in Richtung
Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
gezogen und während
der Beförderung
leicht oberhalb davon abgefedert, bevor er von dem nächsten Druckzylinder 23 aufgenommen
wird.
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Die
Bogenführungseinheit
weist einen Ansaugkanal 3' auf,
der am Ablaß der
Führungsfläche 1d endet.
Auf jeder Seite der Führungsfläche 1d von Kanal 2' sind Luftdurchlässe 4a und 4b angeordnet. Der
Ansaugkanal 3' ist über Gebläse 51 mit
dem Kanal 2' verbunden,
der im Inneren der Einheit befindlich ist.
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Da
der Kanal 3' am
Ablaß der
Führungsfläche vorgesehen
ist, wird die Luft, die über
die Bogenbreite entlang der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
geblasen wird, in den Ansaugkanal 3' durch die Aktion der Gebläse 51 abgezogen.
Die Luft, die von den Gebläsen 51 gelenkt
wird, wird in den Ansaugkanal 3' abgezogen und von dem Kanal 2' in Richtung der
Luftdurchlässe 4a und 4b gelenkt.
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Dennoch
treten im Stand der Technik die folgenden Probleme auf.
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In
der Bogenführungseinheit 1' sind der Ansaugkanal 3' und der Kanal 2' verbunden,
so daß die von
den Gebläsen 51 angetriebene
Luftmenge und die Menge, die in den Ansaugkanal gezogen wird, gleich
sein muß.
Wenn jedoch die gleiche Luftmenge in den Ansaugkanal gezogen wird,
kann nicht die gesamte Luft, die über die Fläche 1d der Bogenführungseinheit
strömt,
abgezogen werden. Insbesondere ist die Bogenzuführungseinheit 1' in zwei Paar Rahmen 011 angeordnet,
welche die Zylinder der Bogendruckmaschine stützen. Aus dem Ansaugkanal 3' entweicht die überschüssige Luft
in den Druckmechanismus. Etwas der Luft wird durch die Luftdurchlässe 4 geblasen,
wird mit anderen Worten nicht in den Kanal gezogen. Nachdem die
Luft verwendet wurde, um den Bogen 11 in Richtung Bogenführungseinheit
zu ziehen, prallt diese Luft mit dem Rahmen 011 zusammen
und erzeugt unerwünschte
Turbulenzen im Druckmechanismus. Wenn ein dünnerer Bogen gedruckt wird,
kann dies zu einem Flattern von den Seitenrändern desselben führen.
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Zum
Lösen dieses
Problems isoliert eine Ausführung
aus dem Stand der Technik, die in 8 gezeigt
ist, die Ansaugkanäle 3' und die Antriebskanäle 2' durch Zwischenschalten
von Trennungen 52. Anstelle eines Gebläses wird eine Pumpe 13' zum Antreiben
eines höheren
Luftvolumens verwendet.
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Dennoch
bleiben bei dieser Konfiguration das Luftvolumen der von der Pumpe
angetriebenen Luft und die angesaugte Luft gleich, genau wie in 7. Bei dieser Gestaltungsform aus dem
Stand der Technik bewegt sich der Luftstrom, der von der Düse der Führungsfläche angetrieben
wird, mit hoher Geschwindigkeit (ungefähr 20 bis 30 m/s) und weist daher
eine hohe Inertialkraft auf. Unterhalb der Düse bildet sich eine Turbulenzgrenzschicht
und der Strom selbst wird dichter und bewegt sich von der Fläche der
Bogenführungseinheit
weg.
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Bei
einer derartigen Ausführung
aus dem Stand der Technik ist die Wiedergewinnung des Luftstroms
von beiden Seiten der Bogenführungseinheit in
die Kammer, die auf jeder Seite bereitgestellt ist, nicht effizient.
Die nicht wieder gewonnene Luft prallt auf den Rahmen und erzeugt
Turbulenzen im Rahmen des Druckmechanismus'. Diese Turbulenz unterbricht den Strom
in das stromaufwärts
liegende Segment des Bogenführungsraums.
Wenn ein dünnerer
Stapel gedruckt wird, ist es wahrscheinlich, daß das Ende des Bogens schlägt oder
flattert. Wenn der Zwischenzylinder ein Skelettzylinder ist, gestaltet sich
Beförderung
von dünnerem
Papier extrem problematisch.
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Die
Europäische
Patentveröffentlichung
EP 0 725 025 offenbart eine
Bogenführungseinheit
für eine
Druckmaschine, wobei die Flächenverteilung von
Düsen in
der Mitte des Bogenverlaufspfads am dichtesten ist und zum Rand
des Bogenverlaufspfads hin abnimmt, und die deutsche Patentveröffentlichung
DE 196 38 311 offenbart
ein Verfahren zum Halten der führenden
und abschließenden
Papierbogenkanten in enger Verbindung mit einem Führungszylinder.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Im
Hinblick auf diese Probleme aus dem Stand der Technik ist es Aufgabe
dieser Erfindung, eine Bogenführungseinheit
für eine
Bogendruckmaschine zu schaffen, welche ein Schlagen oder Flattern
des Bogens verhindert und zuläßt, daß Bögen dünneren Papiers
sogar mit einem Skelettzylinder glatt befördert werden, der besser für dickere
Papiersorten geeignet ist. Die Bogenführungseinheit gemäß der Erfindung
umgrenzt einen Bogenführungsraum,
den ein Bogen durchlaufen kann. Der Bogenführungsraum ist zwischen einem
Druckzylinder und einer Bogenführungseinheit vorgesehen.
Luft wird durch die Luftdurchlässe
auf der Bogenführungseinheit
in den Bogenführungsraum
geblasen. Die Bogenführungseinheit
für einen
solchen Drucker kann verhindern, daß Luftströme durch den Bogenführungsraum
strömen
und von den beiden Enden der Bogenführungseinheit austreten, um
ein Aufprallen auf den Rahmen und das Hervorrufen von Turbulenzen
zu verhindern.
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Zur
Lösung
der Aufgabe setzt sich die Bogenführungseinheit gemäß der Erfindung
wie in Anspruch 1 definiert zusammen.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Führen eines Bogens in einer
Bogendruckmaschine gemäß Anspruch
7.
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Eine
Bogenführungseinheit
gemäß der Erfindung
ist unterhalb eines Druckzylinders vorgesehen, wie zum Beispiel
eines Zwischenzylinders oder eines Zuführungszylinders der Bogendruckmaschine,
unter der eine gekrümmte
Bogenführungsfläche ausgebildet
ist, die durch einen kleinen Bogenführungsraum getrennt ist. Die
Bogenführungseinheit
weist Luftzuführkammern
auf, die hinter der Bogenzuführungsfläche angeordnet
sind, sowie eine Vielzahl von Luftdurchlässen, die Luft aus den Luftzuführkammern
in den Bogenführungsraum
durchlassen. Die Luftdurchlässe
weisen auf beiden Seiten der Mittellinie voneinander weg auf die
Zylinderseiten. Sie lassen Luft entlang der Fläche der Bogenzuführungseinheit über die Breite
des Zylinders durch. Der Geschwindigkeitsunterschied des Luftstroms
oberhalb und unterhalb des durch Drehung des Zylinders beförderten
Bogens führt
dann herbei, daß der
Bogen in Richtung der Fläche
der Bogenzuführungseinheit
abgezogen wird und bei der Beförderung
leicht oberhalb derselben abgefedert wird.
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Mindestens
ein Paar Luftansaugkammern sind neben den Luftzuführkammern
an der Außenseite
des Zylinders an den Auslässen
der Bogenzuführungseinheit
vorgesehen. Das Volumen der von den Luftansaugkammern abgezogenen
Luft auf beiden Zylinderseiten würde
größer sein,
als das Volumen der in die Zuführkammern
geblasenen Luft. Dies würde
einen negativen Druck neben den Enden der Bogenführungsfläche erzeugen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Ablaßenden
der Bogenführungsfläche erweitert, wobei
die erweiterten Abschnitte in die Luftansaugkammern führen, so
daß sie
als Führungslamellen dienen
können,
um die Luft in die Kammern zu lenken. Die tatsächliche Gestaltung der Führungslamelle
sollte wie folgt sein. Der Querschnitt sollte einen Winkel von 20° bis 40° in Bezug
auf die Bogenführungsfläche der
Bogenzuführungseinheit
aufweisen. Im Idealfall sollte sie eine gerade Lamelle sein, die
in einem Winkel von ungefähr
30° steht.
Alternativ kann die Lamelle einen gekrümmten Querschnitt aufweisen,
so daß die
gekrümmte
Fläche
in die Ansaugkammer führt.
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Die
spezifische Beziehung zwischen dem Luftvolumen, das in die Kammern
geblasen wird, und dem Volumen, das in die Kammern abgezogen wird, sollte
wie folgt sein. Die Ablaßpumpen
sollten mit den Ansaugkammern verbunden sein und die Zufuhrpumpen
sollten mit den Zuführkammern
verbunden sein. Diese werden reguliert, so daß das Volumen aus den Ausstoßpumpen
ausgestoßener
Luft größer ist
als das von den Zufuhrpumpen gelieferte Volumen. Alternativ können Rezirkulierungspfade
erzeugt werden, indem Rezirkulierungspumpen zwischen den Ansaug-
und Zuführkammern
installiert werden. In diesem Fall sollten Entlüftungsventile zwischen den
Auslässen
der Rezirkulierungspumpen und den Luftzuführkammern vorgesehen werden,
damit ein Teil der Luft aus den Rezirkulierungspfaden entweichen
kann.
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Mit
dieser Erfindung wird dann ein negativer Druck an den Ablaßenden der
Bogenführungseinheit auf
beiden Seiten des Druckzylinders erzeugt. Die Enden der Bogenzuführungseinheit
werden in Bezug auf den Druckzylinder erweitert, wobei die erweiterten
Teile in die Luftansaugkammern führen,
so daß sie
als Lamellen zum Lenken der Luft in die Kammern dienen können. Daher
wird die gesamte Luft, auch wenn der Luftstrom entlang der Fläche der
Bogenführungseinheit
mit einer hohen Geschwindigkeit strömt, in die Auslässe der
Bogenführungseinheit
entlang der Führungslamellen
gelenkt und in die Kammern abgezogen.
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Als
Ergebnis kann der Luftstrom, der durch den Bogenführungsraum
strömt,
nicht überströmen, auf
den Rahmen prallen und dazu führen,
daß dünnere Papiere
schlagen. Mit anderen Worten erlaubt dieses Schema uns, die Luftstromturbulenz
in dem gesamten Bogenführungsraum
zu minimieren. Selbst wenn ein Skelettzylinder verwendet wird, können dünnere Papiere
problemlos befördert
werden.
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Die
Luft wird wirksam in die Ansaugkammern gesaugt und der negative
Druck an den Enden der Bogenführungseinheit
hat den Effekt, daß die
Dicke der Grenzschicht auf der Bogenführungsfläche der Bogenführungseinheit
neben den Enden der Führung
reduziert wird. Dies verhindert die Bildung von Wirbelströmen und
vereinfacht den Einzug des Bogens in Richtung Fläche der Bogenzuführungseinheit,
wenn dünneres
Papier gedruckt wird. So kann verhindert werden, daß dünnere Papiersorten
schlagen oder wellen.
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Mit
der Erfindung wird die Auswirkung des negativen Drucks verhindert,
und die Führungslamellen
verhindern, daß sich
Wirbelströme
an den Enden der Bogenführungsfläche bilden.
Dies stellt sicher, daß der
Luftstrom durch den gesamten Bogenführungsraum keine Turbulenzen
aufweist. Die Grenzschicht der Turbulenz unterhalb des Bogens ist
auf Grund des Luftstroms dünner,
so daß der
Bogen nicht so leicht schlägt
oder flattert, sondern glatt durch den Bogenführungsraum befördert wird.
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Einfach
durch Hinzufügen
von Führungslamellen
und Erhöhen
des Luftvolumens, das in die Kammernpaare abgezogen wird, d.h. durch
ein einfaches und kostengünstiges
Design, können
wir verhindern, daß die
dünneren
Bögen schlagen
oder sich biegen, wenn ein Skelettzylinder verwendet wird und erreichen,
daß diese
glatt befördert
werden.
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Da
die Führungslamellen
die besondere Konfiguration wie oben beschrieben aufweisen, strömt der Luftstrom
ohne Hinderung entlang der Lamellenoberfläche. Aus diesem Grund weicht
der Strom nicht so leicht von der Führungsfläche ab und die Turbulenz in
dem Bogenführungsraum
wird auf ein Minimum reduziert, wodurch der Strom stabilisiert wird.
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Der
negative Druck an den Enden der Bogenführungseinheit hat den Effekt,
daß die
Bildung der Turbulenzgrenzschicht auf der Bogenführungsfläche unterdrückt wird. Die gebildete Schicht
ist dünner
und der Strom stabiler. Der Bernoulli-Effekt wird im Bogenführungsraum
maximiert, wodurch der Bogen glatter befördert werden kann. Obwohl der
gleiche Effekt durch Anschließen
mehrerer unabhängiger
Pumpen unterschiedlicher Kapazitäten
erhalten werden kann, kann er auch erreicht werden, indem ein Entlüftungsventil
zum Ausstoßen
eines Luftteils an der Vorwärtsseite
der Pumpe installiert wird, die die Luft entlang des Pfads zwischen
den Ansaug- und Zuführkammern
rezirkuliert. Da das letztere Schema mit nur einer Rezirkulierungspumpe
umgesetzt werden kann, können
die Kosten für
die Ausrüstung
bei der Wahl dieser Option reduziert werden.
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Durch
Einstellen des Entlüftungsventils
können
wir die Geschwindigkeit des Stroms und den Druck der Luft, die durch
das Rezirkulierungsrohr strömt,
steuern.
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Dieses
Ventil erleichtert ferner das Einstellen des Bernoulli-Effekts im
Bogenführungsraum.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt der wesentlichen Teile einer Bogenzuführungseinheit
und ihrer Umgebung. Diese Bogenführungseinheit
ist in einer Bogendruckmaschine vorgesehen, welche die erste bevorzugte
Ausführungsform
dieser Erfindung darstellt. Der Querschnitt ist in Richtung des
Pfeils A-A aus 5 betrachtet.
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2 ist
ein Querschnitt der wesentlichen Teile des Endes der Bogenzuführungseinheit,
die als zweite bevorzugte Ausführungsform
gegeben ist.
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3 ist
eine Perspektive der wesentlichen Teile einer dritten bevorzugten
Ausführungsform.
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4 zeigt
das Luftsystem aus 3.
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5 zeigt
die allgemeine Konfiguration einer Bogendruckmaschine, bei der die
vorliegende Erfindung umgesetzt wurde.
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6 zeigt zwei Typen von benutzten Zwischenzylindern.
(A) ist ein Skelettzylinder und (B) ein Trommelzylinder.
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7 zeigt die wesentliche Konfiguration
eines Designs aus dem Stand der Technik. (A) ist ein Vorderquerschnitt
entlang der Linie B-B aus (B) und zeigt die Konfiguration des Bereichs
um den skelettartigen Zwischenzylinder herum, wobei die Bogenführungseinheit
entlang dessen Umfang installiert ist. (B) zeigt die Oberfläche der
Bogenführungseinheit.
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8 zeigt
die wesentlichen Teile einer weiteren Ausführung aus dem Stand der Technik.
Sie ist ein Vorderquerschnitt des Bereichs um den skelettartigen
Zwischenzylinder herum, wobei die Bogenführungseinheit entlang seines
Umfangs installiert ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In
diesem Abschnitt werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht
auf diese bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt.
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Die
Ausführungsformen
betreffen allesamt eine Bogenführungseinheit 1,
deren Fläche 1d sich an
den Umfang des unteren Abschnitts des Zwischenzylinders 27 und
Zufuhrzylinders 35 anpaßt (im Folgenden werden beide
als Zwischenzylinder bezeichnet). In diesen Ausführungsformen wird ein Skelettzylinder
als Zwischenzylinder benutzt. 29 sind die Mitnehmer, die
längs entlang
des skelettartigen Zwischenzylinders 27 angeordnet sind,
und die den Bogen 11 greifen. 011 ist der Rahmen,
der die Enden des Skelettzylinders 27 derart stützt, daß dieser
sich frei drehen kann.
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Wie
bereits besprochen, weist die Bogenführungseinheit 1 eine
gekrümmte
Fläche 1d auf,
mit der die untere Fläche
des Zwischenzylinders 27 einen Bogenführungsraum 15 erzeugt,
den Raum, durch den der Luftstrom gelenkt wird. Hinter der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
und nahezu die gesamte Länge
des darunterliegenden Raumes einnehmend befindet sich eine einzige
Luftzuführkammer 2 oder zwei
solche Kammern, jeweils eine auf jeder Seite der Trennung. 4 sind
die Luftdurchlässe,
die in der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
(1 und 7(B)) vorgesehen
sind. Diese Luftdurchlässe
ermöglichen,
daß der
Bogenführungsraum 15 mit
der Luftzuführkammer 2 kommuniziert.
Sie zeigen auf jeder Seite der Mittellinie C des Zwischenzylinders 27 voneinander
weg. Die Luftdurchlässe
sind in zwei Reihen angeordnet, die zu den Enden des Zwischenzylinders 27 zeigen.
Aus den Luftdurchlässen 4 werden zwei
Luftströme
in die Richtungen der Luftdurchlässe ausgestoßen. Diese
Ströme
haltenden Bogen in der angemessenen Position, um seine Beförderung
zu stabilisieren.
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Unterhalb
des Bogens 11, der von den Mitnehmern 29 des skelettartigen
Zwischenzylinders 27 aufgenommen wird, wird ein Luftstrom
durch den Bogenführungsraum 15 geblasen.
Dieser Raum, der eine Luftzuführkammer 2 darunter
aufweist, befindet sich zwischen der Fläche 1d der Bogenführungseinheit
und dem Zwischenzylinder 27. Der Luftstrom wird entlang
der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit durch
die Luftdurchlässe 4 links
und rechts geblasen, entweder parallel zu der Fläche oder mit einem leichten
Aufwärtswinkel,
so daß er
an der Unterseite des Bogens entlang strömt. Der Unterschied der Geschwindigkeit
zwischen dem Luftstrom oberhalb und unterhalb des Bogens verursacht
den Bernoulli-Effekt. Der Bogen 11, der auf der Fläche des
Zwischenzylinders 27 befördert wird, wird in Richtung
Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
abgezogen und während
der Beförderung
darüber
leicht abgefedert. Diese Anordnung und Ausrichtung der mehreren
Luftdurchlässe 4 sind
nicht auf die in 7(B) abgebildeten
beschränkt,
sondern können
vielmehr nach Bedarf gewählt
werden.
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6 ist
ein Zuführrohr,
das mit der Luftzuführkammer 2 verbunden
ist. 9 ist die Zufuhrpumpe auf dem Luftzuführrohr 6.
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Die
Luftzuführkammer 2 erstreckt
sich fast über
die gesamte Flächenlänge 1d der
Bogenführungseinheit,
die der Achsenlänge
des Zwischenzylinders 27 entspricht. Sie ist unter der
Bogenführungsfläche angeordnet.
Die Bogenführungseinheit umfaßt ferner
rechts und links zwei unabhängige
Ansaugkammern 3, die von der Luftzuführkammer 2 durch eine
Trennung getrennt sind. Die Enden der Bogenführungseinheit sind über die
Enden der Fläche 1d verlängert, so
daß sie
die Kammern 3 bilden. Diese Ansaugkammern 3, die
in 3 dargestellt sind, beschreiben einen Bogen in
Richtung der Bogenbeförderung
und weisen die gleiche Umfangslänge
auf (gemessen entlang des Umfangs des Zwischenzylinders) wie die
Luftzuführkammer 2.
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Der
Einlaß der
Ansaugkammer 3 (Ansaugkanal 10) wird durch die
obere Wand 1c gebildet, die der Umfangsfläche des
Zwischenzylinders 27 an der Oberseite des Bogenführungsraumes 15 recht
nahe kommt. Er ist an dieser Stelle so angeordnet, daß er den
Luftstrom wirksam einfangen kann, der entlang der Bogenführungseinheit
und der unteren Fläche des
Bogens 11 strömt.
Die untere Fläche
des Einlasses (d.h. von Ansaugkanal 10) besteht aus einer
Fläche 1a,
einer Erweiterung des Endes 1d1 der Fläche 1d der Bogenführungseinheit.
Die Fläche 1a erstreckt
sich nach unten in die Ansaugkammer 3 und dient als Führungslamelle 1a (siehe 3),
wobei die Lamelle sich über
die gesamte Umfangslänge
der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
erstreckt.
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Im
Querschnitt ist die Führungslamelle 1a nach
unten in die Ansaugkammer 3 in einem Winkel α in Bezug
auf das Ende 1d1 der Fläche 1d der
Bogenzuführungseinheit
gebogen. Der Winkel α sollte zwischen
20° und
40° betragen,
im Idealfall ungefähr 30°.
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Die
Ausstoßpumpe 7 ist
mit der Ansaugkammer 3 über
das Ausstoßrohr 5 verbunden.
Die Zufuhrpumpe 9, die gleichmäßig Luft in die Zuführkammer 2 zuführt, ist über das
Zweigrohr 6 mit der Kammer 2 verbunden. Die Ausstoßpumpe 7 weist
eine größere Kapazität zum Ausstoßen von
Luft auf als die Zufuhrpumpe 9 zur Zufuhr von Luft.
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Im
Folgenden soll der Betrieb einer Bogenführungseinheit 1 in
einer wie oben zusammengesetzten Bogendruckmaschine beschrieben
werden.
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Ein
dünner
Bogen 11, der von dem vorherigen Druckzylinder 23 ausgegeben
wird, wird von den Mitnehmern 29 des Skelettzylinders 27 aufgenommen.
Der Bogen durchläuft
den Bogenführungsraum 15,
der zwischen dem Skelettzylinder 27 und der Bogenführungseinheit 1 angeordnet
ist.
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Über das
Zuführrohr 6 führt die
Pumpe 9 der Kammer 2 Luft zu, die auf einen gegebenen
Wert gepreßt
wurde und die gesamte Kammer ausfüllt. Die gleichmäßig gepreßte Luft
in der Kammer 2 wird entlang des Bogenführungsraums 15 zwischen
die Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
und den Zwischenzylinder 27 zugeführt. Sie wird durch die Luftdurchlässe 4 geblasen,
wie in 7(B) dargestellt. Diese Luftlöcher zeigen
auf jeder Seite des Zwischenzylinders 27 voneinander weg
und sind auf die Seiten des Zylinders gerichtet. Der sich ergebende
Unterschied in der Strömungsgeschwindigkeit
ober- und unterhalb des Bogens führt
den Bernoulli-Effekt herbei. Der Bogen 11, der entlang
der Fläche
des Zwischenzylinders 27 befördert wird, wird in Richtung
Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
abgezogen und darüber
während
der Beförderung
leicht abgefedert. Da der Skelettzylinder 27 sich dreht,
durchläuft
der Bogen den Bogenführungsraum 15.
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Die
Luft, die durch den Bogenführungsraum 15 strömt, wie
durch die Pfeile in 1 angezeigt, strömt in den
Ansaugkanal 10 zwischen der Führungslamelle 1a und
der oberen Wand 1c der Ansaugkammer 3, wodurch
sie in die Kammer 3 gelangt.
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Da
die Ausstoßpumpe 7 eine
größere Kapazität aufweist,
als die Zufuhrpumpe 9, ist die Kraft, mit der die Luft
aus dem Bogenführungsraum 15 in
den Ansaugkanal 10 und aus der Ansaugkammer 3 abgezogen
wird, größer als
die, mit der die Zuführkammer 2 gefüllt wurde.
Dies erhöht
die Stärke
des Bernoulli-Effekts im Bogenführungsraum 15 und
stellt daher sicher, daß der
Bogen glatt befördert
wird, insbesondere am Einlaß der
Kammer 3. Die Tatsache, daß das Luftvolumen, das in die
Kammer 3 abgezogen wird, größer ist als das, das in die
Kammer 2 geblasen wird, bedeutet, daß das Ablaßende 1d1 der Bogenführungseinheit,
das den Einlaß der
Ansaugkammer 3 darstellt, einen negativen Druck aufweist.
Dies verhindert die Bildung von Wirbelströmen neben dem Ende der Bogenführungseinheit.
Ein stabiler Lamellenstrom kann erreicht werden, so daß der beförderte Bogen 11 nur
unwahrscheinlich schlägt
oder flattert.
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Das
Ablaßende 1d1 der
Fläche 1a der
Bogenführungseinheit
erstreckt sich in die Ansaugkammer 3, um als Führungslamelle 1a zu
dienen. Daher wird die aus dem Bogenführungsraum 15 strömende Luft
von der Führungslamelle 1a in
den Ansaugkanal 10 gelenkt. Zusätzlich zu dem negativen Druckeffekt am
Ablaßende 1d1 führt die
Führungslamelle 1a ferner
dazu, daß die
durch den Raum geblasene Luft in die Ansaugkammer 3 gelangt.
Die Luft, die hinter den Seitenkanten von Bogen 11 strömt, wird
von der Ansaugkammer 3 sicher wieder gewonnen, anstatt
aus dem Rahmen 011 zu entweichen. Dieses Schema beseitigt
die Turbulenz auf den Bogenseiten und erlaubt der Luftschicht über der
Bogenführungseinheit 1,
in den Ansaugkanal 3 abgezogen zu werden und vermeidet
dadurch Gegenwirkungen, die auftreten können, wenn Wirbelströme auftreten.
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Experimente,
die von den Erfindern durchgeführt
worden sind, haben nahe gelegt, daß, wenn der Winkel α der Führungslamelle 1a 40° oder auch
nur 30° überschreitet, der
Luftstrom, der in die Ansaugkammer 3 gelenkt wird, von
der Fläche
der Führungslamelle 1a abweicht
und Wirbelströme
bildet, die Turbulenz in dem Luftstrom im Bogenführungsraum 15 erzeugen.
Wenn der Winkel α unter
20° oder
auch nur unter 30° liegt,
kollidiert die Luft, die durch den Ansaugkanal 10 entlang
der Führungslamelle 1a strömt, mit
der Wand der Ansaugkammer 3 und die Turbulenz, die entsteht,
wenn sie von der Wand abprallt, verursacht Probleme. Aus diesem
Grund haben wir festgelegt, daß der
Winkel α zwischen
20° und
40° betragen
soll, und im Idealfall ungefähr
30°.
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Der
negative Druck am Ablaßende 1d1 des Bogenführungsraums 15 hat
ferner den Effekt, daß er die
Bildung von Wirbelströmen
verhindert. Die Grenzschicht auf der Bogenfläche 11, die durch
den Luftstrom im Bogenführungsraum 15 gebildet
wird, ist dünner,
so daß,
wenn ein dünneres
Blatt gedruckt wird, der Bogen 11 leichter in Richtung
der Fläche 1d der
Bogenführungseinheit
abgezogen werden kann und so ein Schlagen und Flattern verhindert
wird.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform,
die in 2 dargestellt ist, weist die Führungslamelle einen gekrümmten Querschnitt
auf, wobei eine Führungslamelle 1a gebildet
wird, die sich langsam in die Ansaugkammer 3 krümmt. Die
obere Wand 1c, die zusammen mit der Führungslamelle 1a den
Einlaß (Ansaugkanal 10)
der Ansaugkammer 3 bildet, ist ebenfalls gekrümmt, um
der Form der Führungslamelle 1a zu
entsprechen.
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Mit
dieser Ausführungsform
wird der Luftstrom, der durch den Bogenführungsraum 15 strömt, zusätzlich zu
der Beeinflussung durch den negativen Druck am Ablaß 1d1 der
Bogenführungseinheit
dazu gezwungen, glatt entlang der gekrümmten Fläche der Führungslamelle 1a zu
strömen.
Wirbel werden in dem Kanal weniger gebildet und der Lamellenstrom wird
im Bogenführungsraum 15 verstärkt.
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In
der dritten Ausführungsform,
die in 3 und 4 dargestellt ist, ist ein Rezirkulierungspfad vorgesehen,
der von der Ansaugkammer 3 über das Ausstoßrohr 5 und
Zuführrohr 6 zurück in die
Luftzuführkammer 2 verläuft. Eine
Rezirkulierungspumpe 13 ist auf dem Rezirkulierungspfad 8 installiert,
und ein Entlüftungsventil 14,
durch das ein Teil der von der Pumpe angetriebenen Luft entweichen
kann, ist irgendwo zwischen der Antriebsseite der Rezirkulierungspumpe 13 und
der Luftzuführkammer 2 vorgesehen.
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Aus
fundamentalen Daten, die von einer Studie über Turbulenzen auf dem Gebiet
der Flußmechanik
erhalten worden sind, ist bekannt, daß, wenn wir annehmen, daß Störungsfaktoren,
die den Fluß von
einer Pumpe, die eine Flüssigkeit
in einen Kanal treibt, für
beide der alternativen Ausführungen
des Systems, nämlich
einer geschlossenen Schleife, in welcher der Strom rezirkuliert
wird, und einer offenen Schleife, in welcher der Strom nicht rezirkuliert
wird, gleich sind, ist die geschlossene Schleifengestaltung effektiver
beim Reduzieren der turbulenten Komponente des Stroms. Die Gestaltung
erfordert des Weiteren weniger Energie zum Antreiben der Flüssigkeit.
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Bei
dieser dritten Ausführungsform
wird die Luft, die hergestellt wird, um durch den Bogenführungsraum 15 zu
strömen,
fortwährend über den
Rezirkulierungspfad 8 rezirkuliert. Dies erzeugt einen glatten
Strom und verhindert die Entwicklung einer Turbulenz. Und, da dieses
Schema nur eine einzige Rezirkulierungspumpe 13 erfordert,
reduziert es die Kosten der Ausrüstung.
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Bei
dieser dritten Ausführungsform
ist ein Entlüftungsventil 14 auf
der Ablaßseite
der Luftrezirkulierungspumpe 13 vorgesehen. Dies stellt
sicher, daß das
Volumen der ausgestoßenen
Luft aus der Ansaugkammer 3 größer ist als das Volumen, das der
Kammer 2 über
das Zuführrohr 6 zugeführt wird. Es
ermöglicht,
daß Luft
in die Ansaugkammer 3 glatt abgezogen wird und hilft beim
Erreichen des negativen Druckeffekts am Ablaß der Bogenführungseinheit.
Durch die Einstellung der Öffnung
des Entlüftungsventils 14 können wir
leicht einstellen, wie viel Luft aus der Kammer 2 ausgelassen
wird und wie viel in die Kammer 3 eingesaugt wird. Wir
können
daher leicht die Stärke
des Bernoulli-Effekts einstellen und einen angemessenen negativen
Druck auf den Seiten der Bogenführungseinheit 1 erreichen.
Es werden keine Wirbelströme
auf der Führungslamelle 1a gebildet
und ein glatter Lamellenstrom wird über die gesamte Länge des
Bogenführungsraums 15 hinweg erzeugt.
Die Grenzschicht zwischen der Führungsfläche und
der Fläche
von Bogen 11, die von dem Luftstrom gebildet wird, ist
dünner
und der Bogen 11 verknickt oder flattert daher weniger.
Sogar bei der Verwendung eines Skelettzylinders als Zwischenzylinder 27 kann
ein Bogen eines dünneren
Stapels glatt befördert
werden, ohne zu schlagen oder zu flattern.
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In
der Ausführungsform
ist die Bogenführungseinheit
auf dem Zwischenzylinder 27 angeordnet. Die Erfindung kann
auch als Bogenführungseinheit
für Zwischenzylinder 121b,
Zufuhrzylinder oder Druckzylinder umgesetzt werden.
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Wie
oben diskutiert, kann mit der Erfindung ein stabiler Luftstrom erzeugt
werden, der eine geringe Turbulenz an den Seiten der Bogenführungseinheit
aufweist. Der Luftstrom erzeugt eine dünnere Turbulenzgrenzschicht
auf der Fläche
des Bogens, daher besteht eine geringere Tendenz des Bogens zu schlagen
oder zu flattern. Der Bogen kann glatt durch den Bogenführungsraum
befördert
werden. Die Luft prallt nicht auf den Rahmen des Druckers und die Turbulenz,
die in dem Druckermechanismus dadurch hervorgerufen würde, ist
beseitigt.
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Sogar
wenn ein Skelettzylinder gebraucht wird, erleiden Bögen dünnerer Stapel
kein Schlagen und Krümmen,
sondern werden glatt durch den Bogenführungsraum befördert. Daher
erlaubt dieses Schema uns, jede Papierdicke in einem Drucker mit Skelettzylinder
zu benutzen.