EP0541106A1 - Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt - Google Patents

Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt Download PDF

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EP0541106A1
EP0541106A1 EP92119027A EP92119027A EP0541106A1 EP 0541106 A1 EP0541106 A1 EP 0541106A1 EP 92119027 A EP92119027 A EP 92119027A EP 92119027 A EP92119027 A EP 92119027A EP 0541106 A1 EP0541106 A1 EP 0541106A1
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gas
edge
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/24—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by fluid action, e.g. to retard the running web
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2406/00—Means using fluid
    • B65H2406/10—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium
    • B65H2406/11—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium producing fluidised bed
    • B65H2406/112—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium producing fluidised bed for handling material along preferably rectilinear path, e.g. nozzle bed for web

Definitions

  • the present invention relates to a nozzle with a square or rectangular cross section.
  • DE AS 19 54 880 describes a device for guiding running material through a treatment plant.
  • a high heat transfer is only obtained if the distance between the webs, i.e. the distance between the horizontal wing and the material to be dried, is small. However, if the material to be dried has - as is usually the case - a tendency to roll and / or glue spots and / or web defects, then a large web spacing is absolutely necessary.
  • a large web distance is associated with poor heat transfer.
  • the nozzle according to the invention with a square or rectangular cross-section and with at least one inlet opening 1 for gas or gas mixtures, at least one storage space 2 and at least one outlet opening 3 is characterized in that one edge of the nozzle is beveled, the outlet opening 3 is at this beveled surface 4 and is located below the flat or slightly curved surface 5, and the outlet opening 3 is designed such that an escaping gas or gas mixture follows the surface 4.
  • Figure 1 shows a cross section through a preferred inventive nozzle.
  • Figures 2 and 3 show views from different sides of a preferred nozzle according to the invention.
  • FIG. 4 shows a cross section through a possible arrangement of nozzles according to the invention in a device for levitating strip material.
  • a preferred nozzle according to the invention has a storage space 2, a storage space 2a and two storage spaces 2b as well as a first outlet opening 3 and a second outlet opening 3a.
  • the inlet openings 1, 1a and 1b can have any shape, such as circles, triangles, quadrilaterals, etc., ellipses, ovals or elongated slots. Rectangular inlet openings 1 and circular inlet openings 1a and 1b are preferred for reasons of cost and simplicity in manufacture.
  • the two outlet openings 3, 3a lie below the surface 5.
  • the angle ⁇ between the two surfaces 4 and 5 is preferably 45 °.
  • edges 7 and 8 results from the bending of the sheet. These edges can be sharp or rounded, for example with a radius of 0 to 5, respectively. 8 mm.
  • the surfaces 4 and 4a forming the outlet opening 3 preferably run parallel to one another.
  • a gap width of 1.8 millimeters is preferred for the outlet opening 3.
  • a gap width of 0.6 millimeters is preferred for the outlet opening 3a.
  • the angle ⁇ preferably has a value of 45 ° and the angle ⁇ preferably has a value of 75 °.
  • the size of the angle ⁇ is not critical for the successful operation of the nozzle according to the invention.
  • the angle ⁇ can have a value of approximately 145 ° to 180 °.
  • the nozzle according to the invention can be made of any material which is inert and stable under the respective operating conditions.
  • An example of such a material is sheet steel.
  • the nozzle according to the invention can be produced, for example, in such a way that a correspondingly preformed plate A is connected to a correspondingly preformed plate B, for example riveted, welded, screwed, glued.
  • This structure can then be connected in an analogous manner to a correspondingly preformed sheet C.
  • the respective gap width at the outlet openings 3, 3a can then be selected by bending the corresponding ends.
  • the preferred steel sheets are preferably 2 mm thick.
  • the nozzles according to the invention are preferably alternately arranged in the respectively required number, offset from the strip material, in such a way that an outlet opening 3a adjoins an outlet opening 3.
  • a strip material can be dried.
  • Air can be used as the gas mixture.
  • a pure gas such as an inert gas, for example nitrogen, or superheated steam can also be used.
  • Tape material that is too dry can also be moistened with a gas or gas mixture containing water vapor at a suitably adjusted temperature.
  • a strip material can also be treated thermally. So it can be cooled down. It can also be heated, for example, to trigger a thermal reaction.
  • a strip material can be guided (transported) from one machine to another machine.
  • the strip material can have a thickness of a few micrometers to a few millimeters.
  • a 7 micron thick aluminum foil or a 1 millimeter thick steel sheet can be processed.
  • the exit velocity of the gas or the gas mixture can, if desired, be set individually for each nozzle according to the invention.
  • the exit velocity of the gas from the nozzles arranged below is 70 m / s and from the nozzles arranged above it is only 20 m / s.
  • a tape material can be fed through this device at any speed.
  • auxiliary flow In connection with the gas flow emerging from the outlet opening 3a, the so-called auxiliary flow, a slight overpressure zone apparently forms in the space between the surface 5 and the strip material 9. As a factor, this overpressure zone is responsible for the gas flow separating at edge 7.
  • This overpressure zone stabilizes the strip material to a certain distance - called the web distance - from the surface 5.

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Abstract

Die erfindungsgemässe Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt und mit wenigstens einer Einlassöffnung 1 für Gas oder Gasgemische, wenigstens einem Stauraum 2 und wenigstens einer Auslassöffnung 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante der Düse abgeschrägt ist, sich die Auslassöffnung 3 bei dieser abgeschrägten Oberfläche 4 und unterhalb der ebenen oder leicht gebogenen Oberfläche 5 befindet, und die Auslassöffnung 3 derart gestaltet ist, dass ein austretendes Gas oder Gasgemisch der Oberfläche 4 folgt. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse mit guadratischem oder rechteckigem Querschnitt.
  • Für die industrielle Trocknung von schwebend geführtem Bandmaterial sind verschiedene Düsen beschrieben worden.
  • Von dieser Vielzahl von Düsen haben sich in der Praxis nur die beiden nachfolgend beschriebenen Systeme einigermassen behaupten können.
  • In der DE AS 19 54 880 ist eine Vorrichtung zum Führen von laufendem Materialgut durch eine Behandlungsanlage beschrieben.
  • Bei dieser Vorrichtung scheint es wichtig zu sein, dass eine als Tragflächenteil ausgebildete Düsenlippe einen bestimmten minimalen Radius hat.
  • Nur wenn der Bahnabstand, also der Abstand zwischen der waagrechten Tragfläche und dem laufenden, zu trocknenden Materialgut, klein ist, wird ein hoher Wärmeübergang erhalten. Wenn aber das zu trocknende Materialgut - wie das meistens der Fall ist - eine Rolltendenz und/oder Klebestellen und/oder Bahnfehler aufweist, dann ist unbedingt ein grosser Bahnabstand notwendig.
  • Ein grosser Bahnabstand ist aber mit einem schlechten Wärmeübergang verbunden.
  • In der DE AS 20 08 804 ist eine Vorrichtung zum Schwebendführen von Bandmaterial beschrieben. Mit dieser Vorrichtung sind zwar grosse Bahnabstände möglich, aber der Bahnzug ist entsprechend hoch, was bei leicht zerreissbarem Bandmaterial ein grosser Nachteil ist.
  • Infolge der unbedingt notwendigen hohen Luftgeschwindigkeit werden die Kanten des Bandmaterials stark beansprucht. Diese starke Beanspruchung kann zur Folge haben, dass das Bandmaterial zerreisst.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Düse zur Verfügung zu stellen, welche die nachfolgenden Kriterien in der angegebenen Reihenfolge erfüllt:
    • 1. Einfache und kostengünstige Herstellung
    • 2. Dimensionsstabilität beim schnellen Aufheizen/Abkühlen
    • 3. Eignung zum Betrieb mit den Bahnzügen, die vom Bahnmaterial und der Maschine gegeben sind
    • 4. Eignung zum Betrieb mit reduzierter Bahnbreite
    • 5. Eignung zum Betrieb mit unterschiedlichen Abständen Düse/Bahn, oben/unten, unterschiedliche Luftgeschwindigkeit oben/unten
    • 6. Hoher Wärmeübergang, gleichmässig über Bahnbreite
    • 7. Verschmutzungs-unempfindlich (Düsenschlitze unterhalb Düsenebene)
    • 8. Reinigungsfreundlich im eingebauten Zustand
    • 9. leicht zur Reinigung herausnehmbar
    • 10. Eignung zum Betrieb auch bei Bahnen mit Rolltendenz.
  • Mit der erfindungsgemässen Düse werden einerseits die oben beschriebenen Nachteile überwunden und andererseits werden die genannten Kriterien erfüllt.
  • Die erfindungsgemässe Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt und mit wenigstens einer Einlassöffnung 1 für Gas oder Gasgemische, wenigstens einem Stauraum 2 und wenigstens einer Auslassöffnung 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante der Düse abgeschrägt ist, sich die Auslassöffnung 3 bei dieser abgeschrägten Oberfläche 4 und unterhalb der ebenen oder leicht gebogenen Oberfläche 5 befindet, und die Auslassöffnung 3 derart gestaltet ist, dass ein austretendes Gas oder Gasgemisch der Oberfläche 4 folgt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen dieser Düse sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Dabei werden Ausführungsformen, wie sie in den abhängigen Ansprüchen definiert sind, normalerweise nicht wiederholt.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine bevorzugte erfindungsgemässe Düse.
  • Figuren 2 und 3 zeigen Ansichten von verschiedenen Seiten einer bevorzugten erfindungsgemässen Düse.
  • Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine mögliche Anordnung von erfindungsgemässen Düsen in einer Vorrichtung zum Schwebendführen von Bandmaterial.
  • Eine bevorzugte erfindungsgemässe Düse weist einen Stauraum 2, einen Stauraum 2a und zwei Stauräume 2b sowie eine erste Auslassöffnung 3 und eine zweite Auslassöffnung 3a auf.
  • Die Einlassöffnungen 1, 1a und 1b können jede beliebige Form haben, wie etwa Kreise, Dreiecke, Vierecke, etc., Ellipsen, Ovale oder längliche Schlitze. Aus Kostengründen und der Einfachheit halber bei der Herstellung sind rechteckige Einlassöffnungen 1 und kreisförmige Einlassöffnungen 1a und 1b bevorzugt.
  • Die beiden Auslassöffnungen 3, 3a liegen unterhalb der Oberfläche 5.
  • Der Winkel α zwischen den beiden Oberflächen 4 und 5 beträgt vorzugsweise 45°.
  • Die Form der Kanten 7 und 8 ergibt sich aus technischen Gründen durch das Biegen des Bleches. Diese Kanten können scharfkantig oder abgerundet ausgebildet sein, beispielsweise mit einem Radius von 0 bis 5, resp. 8 mm.
  • Die die Auslassöffnung 3 bildenden Oberflächen 4 und 4a verlaufen vorzugsweise parallel zueinander.
  • Bei der Auslassöffnung 3 ist eine Spaltbreite von 1,8 Millimeter bevorzugt.
  • Bei der Auslassöffnung 3a ist eine Spaltbreite von 0,6 Millimeter bevorzugt.
  • Der Winkel α hat vorzugsweise einen Wert von 45°, und der Winkel β hat vorzugsweise einen Wert von 75°.
  • Für den erfolgreichen Betrieb der erfindungsgemässen Düse ist die Grösse des Winkels γ nicht entscheidend. Der Winkel γ kann einen Wert von etwa 145° bis 180° haben.
  • Die erfindungsgemässe Düse kann aus jedem Material gefertigt sein, welches unter den jeweiligen Betriebsbedingungen inert und stabil ist. Ein Beispiel eines solchen Materials ist Stahlblech.
  • Die erfindungsgemässe Düse kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass ein entsprechend vorgeformtes Blech A mit einem entsprechend vorgeformten Blech B verbunden wird, beispielsweise vernietet, verschweisst, verschraubt, verklebt wird.
  • Dieses Gebilde kann dann in analoger Weise mit einem entsprechend vorgeformten Blech C verbunden werden. Durch Abbiegen der entsprechenden Enden kann dann die jeweilige Spaltbreite bei den Auslassöffnungen 3, 3a gewählt werden.
  • Die bevorzugten Stahlbleche haben vorzugsweise eine Dicke von 2 mm.
  • In einer möglichen Vorrichtung zum Schwebendführen von Bandmaterial 9 sind die erfindungsgemässen Düsen in der jeweils erforderlichen Anzahl vorzugsweise alternierend, versetzt zum Bandmaterial angeordnet, und zwar derart, dass eine Auslassöffnung 3a an eine Auslassöffnung 3 angrenzt.
  • Mit einer solchen Vorrichtung kann beispielsweise ein Bandmaterial getrocknet werden.
  • Als Gasgemisch kann Luft verwendet werden. Selbstverständlich kann auch ein reines Gas, wie etwa ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, oder überhitzter Wasserdampf, verwendet werden.
  • Zu trockenes Bandmaterial kann bei entsprechend angepasster Temperatur auch mit einem Wasserdampf enthaltenden Gas oder Gasgemisch angefeuchtet werden.
  • Es ist auch möglich, in einer solchen Vorrichtung ein Bandmaterial zu reinigen, indem beispielsweise Fremdkörper, wie etwa Staub, weggeblasen werden.
  • Bei entsprechend eingestellter Temperatur kann ein Bandmaterial auch thermisch behandelt werden. So kann es abgekühlt werden. Es kann aber auch aufgeheizt werden, um beispielsweise eine thermische Reaktion auszulösen.
  • Ferner kann mit dieser Vorrichtung ein Bandmaterial von einer Maschine zu einer anderen Maschine geführt (transportiert) werden.
  • Das Bandmaterial kann eine Dicke von einigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern aufweisen.
  • So kann beispielsweise eine 7 Mikrometer dicke Aluminiumfolie oder ein 1 Millimeter dickes Stahlblech verarbeitet werden.
  • Die Austrittsgeschwindigkeit des Gases oder des Gasgemisches kann, falls dies gewünscht ist, bei jeder erfindungsgemässen Düse individuell eingestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Gases aus den unten angeordneten Düsen 70 m/s und aus den oben angeordneten Düsen nur 20 m/s beträgt.
  • Ein Bandmaterial kann mit jeder beliebigen Geschwingigkeit durch diese Vorrichtung geführt werden.
  • Wird das Bandmaterial in einer leichten Sinuskurve durch die Vorrichtung geführt, so wird der Rolltendenz des Bandmaterials entgegengewirkt.
  • Ob das Bandmaterial in der Strömungsrichtung des Gasstromes oder mittels Gegenstrom mit dem jeweiligen Gas in Kontakt kommt, hängt von der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandmaterials ab.
  • Anhand von Strömungsbildern und Strömungsuntersuchungen wurde festgestellt, dass sich der aus der Auslassöffnung 3 austretende Gasstrom bei der Kante 7 von der Düse ablöst und sich an dem zu behandelnden Bandmaterial anlegt.
  • In Verbindung mit dem aus der Auslassöffnung 3a austretenden Gasstrom, der sogenannten Hilfsströmung, bildet sich im Raum zwischen der Oberfläche 5 und dem Bandmaterial 9 offenbar eine leichte Ueberdruckzone. Als ein Faktor ist diese Ueberdruckzone dafür verantwortlich, dass sich der Gasstrom bei der Kante 7 ablöst.
  • Diese Ueberdruckzone stabilisiert das Bandmaterial auf einen bestimmten Abstand - Bahnabstand genannt - zur Oberfläche 5.
  • Wichtig scheint in diesem Zusammenhang die Feststellung zu sein, dass die Geschwindigkeit des Gasstromes in der Nähe des Bandmaterials 9 grösser ist als in der Nähe der Oberfläche 5. Dies hat zur Folge, dass die Aufenthaltsdauer des Bandmaterials in der mit den erfindungsgemässen Düsen aufgebauten Vorrichtung - im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen - wesentlich verringert werden kann.
  • Dieses eben erwähnte Strömungsverhalten ist bislang noch nicht beschrieben worden. Dieses Strömungsverhalten ist offenbar das Resultat der speziellen geometrischen Formgebung der erfindungsgemässen Düse.

Claims (14)

  1. Düse mit quadratischem oder rechteckigem oder Querschnitt und mit wenigstens einer Einlassöffnung (1) für Gas oder Gasgemische, wenigstens einem Stauraum (2) und wenigstens einer Auslassöffnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante der Düse abgeschrägt ist, sich die Auslassöffnung (3) bei dieser abgeschrägten Oberfläche (4) und unterhalb der ebenen oder leicht gebogenen Oberfläche (5) befindet, und die Auslassöffnung (3) derart gestaltet ist, dass ein austretendes Gas oder Gasgemisch der Oberfläche (4) folgt.
  2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich der in Strömungsrichtung gegenüberliegenden Kante und unterhalb der genannten Oberfläche (5) eine zweite Auslassöffnung (3a) aufweist.
  3. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Oberfläche (4) und der Oberfläche (5) von 30° bis 75°, insbesondere von 40° bis 50°, vorzugsweise 45°, beträgt.
  4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) zwischen der Oberfläche (5) und der abgeschrägten Oberfläche (6) von 90° bis 45°, vorzugsweise 75°, beträgt, und insbesondere kleiner als 90° ist.
  5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzliche Stauräume (2a), (2b) aufweist und die Grössen der Einlassöffnungen (1), (1a), (1b) in Strömungsrichtung kleiner werden, so dass eine gleichmässige Gasverteilung über die Breite, resp. Länge der Düse erhalten wird.
  6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnungen (1) rechteckige Oeffnungen sind, und dass die Einlassöffnungen (1a) und (1b) kreisförmige Oeffnungen sind.
  7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (7), welche durch die Oberflächen (4) und (5) gebildet wird, entweder scharfkantig oder abgerundet ausgebildet ist, und insbesondere einen Radius von 0 bis 8 mm aufweist.
  8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (8), welche durch die Oberflächen (5) und (6) gebildet wird, entweder scharfkantig oder abgerundet ausgebildet ist, und insbesondere einen Radius von 0 bis 5 mm aufweist.
  9. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (3) eine Spaltbreite von 0,5 bis 5 Millimeter, vorzugsweise 1,8 Millimeter, hat.
  10. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (3a) eine Spaltbreite von 0,3 bis 1 Millimeter, vorzugsweise 0,6 Millimeter, hat.
  11. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die Auslassöffnung (3) bildenden Oberflächen (4), (4a) parallel zueinander verlaufen.
  12. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Blech, insbesondere Stahlblech,gefertigt ist.
  13. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Dimensionen aufweist:
    - Höhe (h): 10 cm
    - Breite (b): 10 cm
    - Länge (1): von 10 cm bis 10 m
    - Dimensionen der Einlassöffnung (1) : 7,5 cm x 10 cm bis 25 cm
    - Durchmesser Einlassöffnung (1a): 2,2 cm
    - Durchmesser Einlassöffnung (1b): 1,0 cm.
  14. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen der Kante (7) und der Kante (10) von 10 bis 50 Millimeter, vorzugsweise 20 Millimeter, beträgt.
EP92119027A 1991-11-07 1992-11-06 Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt Expired - Lifetime EP0541106B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3275/91 1991-11-07
CH03275/91A CH690912A5 (de) 1991-11-07 1991-11-07 Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt.

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EP0541106A1 true EP0541106A1 (de) 1993-05-12
EP0541106B1 EP0541106B1 (de) 1996-01-17

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EP92119027A Expired - Lifetime EP0541106B1 (de) 1991-11-07 1992-11-06 Düse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt

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DE (1) DE59205095D1 (de)
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