WO2004037696A2 - Leitelemente einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden maschine - Google Patents

Leitelemente einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden maschine Download PDF

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Peter Wilhelm Kurt Leidig
Ernst Lohmüller
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Definitions

  • the invention relates to guide elements, in particular turning bars, of a web-producing or processing machine according to the preamble of claim 1, 2, 5 or 6.
  • DE 9320 281 U1 discloses a web guiding element designed as a turning bar, which can be brought into at least two angular positions with respect to an incoming web. When pivoting from one position to the other, openings of an inner body are displaced relative to openings of an outer body of the turning bar in such a way that the air outlet openings which are not required are closed.
  • US 3744 693 A discloses a turning bar in one embodiment, a tube wall segment made of porous, air-permeable material together with a base body forming a closed pressure chamber.
  • the porous segment forms a wall of the chamber and is load-bearing across its width - without a load-bearing base.
  • a segment having through bores is arranged instead of the porous segment.
  • US 54 23468 A shows a guide element which has an inner body with bores and an outer body made of porous, air-permeable material. The holes in the inner body are only provided in the expected wrapping area.
  • the invention has for its object to provide flexible and easy to manufacture guide elements in relation to the change of direction of a web.
  • the object is achieved by the features of claim 1, 2, 5 or 6.
  • a guide element that can be tilted flexibly to the web is created without great structural effort, which is characterized by an air cushion with a high degree of homogeneity and at the same time low losses.
  • Micro-openings are understood here to mean openings on the surface of the component which have a diameter of less than or equal to 500 ⁇ m, advantageously less than or equal to 300 ⁇ m, in particular less than or equal to 150 ⁇ m.
  • micro-openings can advantageously be designed as open pores on the surface of a porous, in particular microporous, air-permeable material or as openings of through-holes with a small cross-section which extend through the wall of a supply chamber to the outside.
  • a porous, in particular microporous, air-permeable material or as openings of through-holes with a small cross-section which extend through the wall of a supply chamber to the outside.
  • the component In order to achieve a uniform distribution of air escaping on the surface of the material in the case of the use of microporous material, without simultaneously requiring high layer thicknesses of the material with high flow resistance, it is expedient for the component to have a solid, air-permeable carrier on which the microporous material is applied as a layer.
  • a carrier can be pressurized with compressed air, which flows out of the carrier through the microporous layer and thus forms an air cushion on the surface of the component.
  • This carrier can in turn be porous with a better air permeability than that of the microporous material; however, it can also be formed from a flat material or molded material which encloses a cavity and is provided with air passage openings. Combinations of these alternatives are also possible.
  • the thickness of the layer be at least the distance between adjacent openings of the carrier equivalent.
  • the side of the guide element facing the web and having the micro-openings being designed as one or more inserts in a carrier.
  • the insert can be detachably and, if necessary, exchangeably connected to the carrier. This makes it possible to clean and / or replace inserts of different types of microperforations to adapt to different materials and web widths.
  • Figure 2 is a perspective, partially broken section of the turning bar with carrier and full coating with porous material.
  • FIG. 3 shows a perspective section of the turning bar with micro-bores arranged around its circumference
  • Fig. 4 is a schematic representation for a pivotable turning bar in another embodiment
  • a guide element 01 e.g. B. Bahnleitelement 01
  • a web-producing or - processing machine for. B. a paper machine, winding machine, packaging machine or in particular printing machine, the leadership or a change of direction of a run-up on the guide element 01 web 02, z. B. material web 02 or printing material web 02, in particular paper web 02.
  • the guide element 01 is in particular designed as a so-called turning bar 01, by means of which - depending on its position relative to the direction of the incoming or running-up web 02 - by wrapping the turning bar 01 for the Lane 02 a change of direction by approx. + 90 ° or approx. -90 ° is effected.
  • the turning bar 01 can serve as a pair of two parallel turning bars 01 inclined at 45 ° to the web transport direction for lateral offset, or as a pair of turning bars 01 crossed at 90 ° to one another, inclined at 45 ° or -45 ° to the web transport direction for plunging the web 01 , Several pairs of turning bars are advantageously arranged.
  • the turning bar 01 or the pair of turning bars can be arranged after a printing unit and before a folder or after a dryer and before a folder of a rotary printing press. It has z. B. an outer diameter of 60 - 100 mm and for example a length of more than 1,200 mm.
  • the turning bar 01 (or both turning bars 01 each) has at least two positions and is (or can) be pivoted in particular by 90 °, a first half of the lateral surface being wrapped in the circumferential direction by a web 02 ( Fig. 1a) and in a second position, a second half of the outer surface is wrapped (Fig. 1b).
  • the lateral surface of the turning bar 01 has openings 03, z. B. micro-openings 03 through which in operation from an interior cavity 04, z. B. a chamber 04, in particular pressure chamber 04, pressurized fluid against the environment, for. B. a liquid, a gas or a mixture, especially air, flows. In the figures there is no corresponding supply of compressed air into the cavity 04 shown.
  • the turning bar 01 has its circumferential surface in the circumferential direction both on the side wrapped around in the respective operating situation and on the side not covered by the web 02, i. H. micro-openings 03 on the opposite side. At least on a longitudinal section of the turning bar 01 provided for wrapping, the turning bar 01 thus has micro-openings 03 distributed over the full circumference of 360 ° (facing as well as facing away). In a preferred embodiment, no device or mechanism is provided for the turning bar 01 which prevents the flow of the fluid from the cavity 04 through the micro-openings 03 on the side facing away from the web 02 during operation.
  • the micro-openings 03 can be flowed through or flowed through with fluid in a complete circumferential range of 360 °. Switching the turning bar 01 from one position to the other only requires pivoting, and no additional covering of the openings or interruption of the passage path between the cavity 04 and the micro-opening 03.
  • the openings 03 as micro-openings 03, since this creates a thinner but more homogeneous air cushion, and at the same time a required or resulting volume flow and thus also a leakage flow through the “open” side is considerably reduced.
  • the high resistance In contrast to openings of large cross-section, the micro-openings 03 have the effect that “not covering” a region of openings does not lead to a kind of short-circuit current. The partial resistance falling through the openings 03 is given an increased weight in the overall resistance.
  • the micro-openings 03 are open pores on the surface of a porous, in particular microporous, air-permeable material 06, e.g. B. made of an open-pore sintered material 06, in particular made of sintered metal.
  • the Pores of the air-permeable porous material 06 have an average diameter (average size) of less than 150 microns, z. B. 5 to 60 microns, in particular 10 to 30 microns.
  • the material 06 is formed with an irregular, amorphous structure.
  • the choice of material, dimensioning and pressurization are chosen such that 1 - 20 standard cubic meters per m 2 , in particular 2 to 15 standard cubic meters per m 2 , emerge from the air outlet surface of the sintered material 06.
  • the air outlet of 3 to 7 standard cubic meters per m 2 is particularly advantageous.
  • the sintered surface from the cavity 04 is advantageously subjected to an excess pressure of at least 1 bar, in particular more than 4 bar. It is particularly advantageous to apply an overpressure of 5 to 7 bar to the sintered surface.
  • the cavity 04 of the turning bar 01 is essentially formed solely from a body which forms the cavity 04 from solid porous material (i.e. without further load-bearing layers), this is e.g. B. tubular body substantially self-supporting with a wall thickness of greater than or equal to 2 mm, in particular greater than or equal to 3 mm, formed.
  • a carrier can run in the cavity 04, on which the body can be supported selectively or in certain areas, but which is not in full contact with the body.
  • the turning bar 01 has a solid, at least partially air-permeable carrier 07 on which the microporous material 06 is applied as a layer 06 (FIG. 2).
  • a carrier 07 can be acted upon by compressed air which flows out of the carrier 07 through the microporous layer 06 flows and thus forms an air cushion on the surface of the turning bar 01.
  • the porous material 06 is thus not designed as a load-bearing solid body (with or without a frame construction), but rather as a coating 06 on a carrier material, in particular metallic, which has openings 08 or through openings 08.
  • a carrier material in particular metallic, which has openings 08 or through openings 08.
  • non-load-bearing layer 06 in the carrier 07 is understood to be a structure, with layer 06 covering one layer over its entire layer length and entire layer width A variety of support points of the support 07 supports.
  • the carrier 07 has z. B. on its cooperating with the layer 06 width and length each have a plurality of unrelated bushings 08.
  • This embodiment is clearly different from an embodiment in which a porous material that extends over the entire width that interacts with the web 02 is self-supporting over this distance, is supported only in one end region on a frame or support, and therefore a corresponding one Must have strength.
  • the carrier material essentially absorbs the weight, shear, torsion, bending and / or shear forces of the component, which is why a corresponding wall thickness (for example greater than 3 mm, in particular greater than 5 mm) of the carrier 07 and / or an appropriately stiffened construction is selected.
  • the z. B. delimiting the cavity 04 to the layer 06, or by appropriate shaping (z. B. tubular) forming the cavity 04 carrier 07 has on the side coated with the porous material a plurality of openings 09 for supplying the compressed air into the porous material 06 on. Also in the openings 09 of the carrier 07 z. T. porous material.
  • the porous material 06 outside the feedthrough 08 has a layer thickness that is less than 1 mm.
  • a layer thickness between 0.05 mm and 0.3 mm is particularly advantageous.
  • a share of open space in the area of the effective outer surface of the porous material, here called degree of opening, is between 3% and 30%, preferably between 10% and 25%.
  • it is also desirable that the thickness of the layer corresponds at least to the distance between adjacent openings 09 of the carrier 07.
  • the compressed air emerging from the sintered material 06 occurs completely in both positions of the turning bars in the circumferential direction, i. H. essentially over 360 °.
  • a carrier tube 07 with any, but advantageously circular, profile is arranged as the carrier 07 or inner body 07 in the turning rod 01, the wall thickness of the carrier tube 07 being greater than 3 mm, in particular greater than 5 mm.
  • the carrier tube 07 has a plurality of bushings 08 with openings 09 for supplying the compressed air into the porous material 06.
  • the support 07 which may also be designed as a support tube 07, can itself also be made of porous material, but with better air permeability - e.g. B. a larger pore size - than that of the microporous material of the layer 06.
  • the openings 09 of the carrier 07 are formed by open pores in the area of the surface, and the feedthroughs 08 are formed by the channels which are randomly formed on the inside by the porosity.
  • the carrier 07 can, however, also be formed from any flat material or shaped material which surrounds the cavity 04 and is provided with feedthroughs 08. Combinations of these alternatives are also possible.
  • the internal cross section of a feed line, not shown, for supplying the compressed air to the turning bar is less than 100 mm 2 , preferably it is between 10 and 60 mm 2 .
  • the micro-openings 03 are openings through bores 11, in particular micro bores 11, which are characterized by a z. B. formed as a pressure chamber 04 cavity 04 delimiting wall 12, z. B. chamber wall 12, extend outwards.
  • the holes 11 have z. B. a diameter (at least in the area of the openings 03) of less than or equal to 500 ⁇ m, advantageously less than or equal to 300 ⁇ m, in particular between 60 and 150 ⁇ m.
  • the degree of opening is z. B. at 3 to 25%, especially at 5 to 15%.
  • a hole density is at least 1/5 mm 2 , in particular at least 1 / mm 2 up to 4 / mm 2 .
  • the wall 12 thus has a microperforation, at least in an area opposite the web 02.
  • the microperforation - as in the first exemplary embodiment, the feedthroughs 08 and layer 06 - extends over the entire circumference of 360 °.
  • a u.a. the wall resistance influencing the flow resistance of the chamber wall 12 containing the bores lies e.g. B. at 0.2 to 3.0 mm, advantageously at 0.2 to 1.5 mm. in particular from 0.3 to 0.8 mm.
  • a reinforcing structure for example a support, in particular metal support, extending in the longitudinal direction of the turning bar 01, on which the chamber wall 12 is supported at least in sections or at points, can be arranged.
  • the wall 12 surrounding the chamber 12 is, for. B. formed by a hollow profile body, preferably a tubular hollow profile body, in particular a hollow profile body with an annular profile.
  • an excess pressure in the chamber 04 of 0.5 to 2 bar, in particular from 0.5 to 1.0 bar is advantageous.
  • the bores 11 can be cylindrical, funnel-shaped or other special Shaping (e.g. in the form of a Laval nozzle).
  • the microperforation i.e. H.
  • the bores 11 are preferably produced by drilling by means of accelerated particles (for example liquid such as water jet, ions or elementary particles) or by means of electromagnetic radiation with a high energy density (for example light by means of a laser beam). Production using an electron beam is particularly advantageous.
  • the side facing the web 02 of the wall 12 having the holes 11, for. B. a stainless steel wall 12, in a preferred embodiment has a dirt and / or paint-repellent finish. It has a coating, not shown, which does not cover the openings 03 or bores 11 - for. B. nickel or advantageously chromium - which z. B. is additionally processed - e.g. B. structured with micro ribs or a lotus flower effect or preferably mirror polished).
  • the wall having the bores is designed as one insert or several inserts in a carrier.
  • the insert can be fixed or changeable to the carrier. The latter is advantageous with regard to cleaning or exchanging inserts of different types of microperforations to adapt to different materials and web widths.
  • such inserts can be arranged, for example, on a carrier running in cavity 04.
  • FIG. 4 for a pivotable turning bar 01, a plurality of chambers 04 are arranged in it, each chamber 04 being assigned a part of the lateral surface of the turning bar 01 (sintered area as shown or microperforated area, not shown) in the circumferential direction.
  • Each chamber 04 can be acted upon selectively with compressed air, so that in each position the respectively wrapped area of the turning bar 01 is acted upon with compressed air.
  • z. B. on the turning bar 01 at least two optionally supplied with compressed air supply lines 13 or the chambers 04 are optionally acted upon by a return valve with the compressed air obtained from a source (Fig. 5).

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Abstract

Ein Leitelement einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine weist eine Vielzahl von in seiner Mantelfläche zumindest in einem Längsabschnitt des Leitelements im wesentlichen um den gesamten Umfang angeordnete Öffnungen für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids auf. Die Öffnungen sind als Mikroöffnungen mit einem Durchmesser kleiner 500 µm ausgeführt. Das Leitelement ist in Bezug auf eine einlaufende Bahn in mindestens zwei Winkelstellungen bringbar, wobei in beiden Winkelstellungen das Fluid im genannten Längsabschnitt im wesentlichen über den gesamten Umfang aus den Mikroöffnungen tritt.

Description

Beschreibung
Leitelemente einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine
Die Erfindung betrifft Leitelemente, insbesondere Wendestangen, einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , 2, 5 oder 6.
Aus der DE 9320 281 U1 ist ein als Wendestange ausgeführtes Bahnleitelement bekannt, welches in Bezug auf eine einlaufende Bahn in mindestens zwei Winkelstellungen bringbar ist. Beim Verschwenken von einer in die andere Stellung werden Öffnungen eines Innenkörpers gegenüber Öffnungen eines Außenkörpers der Wendestange derart gegeneinander verschoben, dass die nicht benötigten Luftaustrittsöffnungen verschlossen sind.
Durch die US 3744 693 A ist in einem Ausführungsbeispiel eine Wendestange offenbart, wobei ein Rohrwandsegment aus porösem, luftdurchlässigem Material mit einem Grundkörper zusammen eine geschlossene Druckkammer bildet. Das poröse Segment bildet eine Wandung der Kammer und ist über deren Breite hinweg Last tragend - ohne lasttragende Unterlage - ausgeführt. In einem zweiten Beispiel ist anstelle des porösen Segmentes ein durchgehende Bohrungen aufweisendes Segment angeordnet.
Die US 54 23468 A zeigt ein Leitelement, welches einen Bohrungen aufweisenden Innenkörper und einen Außenkörper aus porösem, luftdurchlässigem Material aufweist. Die Bohrungen im Innenkörper sind lediglich im zu erwartenden Umschlingungsbereich vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Bezug auf die Richtungsänderung einer Bahn flexible und einfach herstellbare Leitelemente zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1, 2, 5 oder 6 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ohne großen baulichen Aufwand ein flexibel zur Bahn neigbares Leitelement geschaffen wird, welches sich durch ein Luftpolster mit einem hohen Maß an Homogenität bei gleichzeitig geringen Verlusten auszeichnet.
Mit den herkömmlichen Öffnungen sind punktuell auf das Material Kräfte (Impuls des Strahls) aufbringbar, mittels welchen dieses vom betreffenden Bauteil fern, bzw. an ein anderes Bauteil angestellt wird, während durch eine Verteilung von MikroÖffnungen mit hoher Lochdichte eine breite Unterstützung und vorrangig der Effekt eines ausgebildeten Luftpolsters zum Tragen kommt. Bisher verwendete Bohrungen lagen im Querschnitt beispielsweise bei 1 bis 3 mm, wohingegen für die MikroÖffnungen der Querschnitt um mindestens eine Zehnerpotenz kleiner liegt. Es bilden sich hierdurch wesentlich verschiedene Effekte aus. Beispielsweise lässt sich der Abstand zwischen der die Öffnungen tragenden Oberfläche und der Bahn verringern, der Volumenstrom an Strömungsmittel erheblich absenken, und hierdurch außerhalb des Wirkbereichs mit der Bahn austretende Verlustströme deutlich verkleinern.
Im Gegensatz zu bekannten Bauteilen mit herkömmlichen Öffnungen bzw. Bohrungen von Öffnungsquerschnitten im Bereich von Millimetern und einem Lochabstand von mehreren Millimetern, wird vorteilhaft bei der Ausbildung von MikroÖffnungen auf der Oberfläche eine weitaus homogenere Oberflächenstruktur geschaffen. Unter MikroÖffnungen werden hier Öffnungen auf der Oberfläche des Bauteils verstanden, welche einen Durchmesser kleiner oder gleich 500 μm, vorteilhaft kleiner oder gleich 300 μm, insbesondere kleiner oder gleich 150 μm aufweisen. Eine „Lochdichte" für die mit den MikroÖffnungen versehene Fläche liegt bei mindesten eine MikroÖffnung je 5 mm2 (= 0,20 / mm2), vorteilhaft mindestens eine MikroÖffnung je 3,6 mm2 (= 0,28 / mm2). Durch die Ausbildung der Öffnungen als MikroÖffnungen wird das Luftpolster vergleichmäßigt und der je Flächeneinheit austretende Volumenstrom derart herabgesetzt, dass auch in nicht durch die Bahn umschlungenen Bereichen ein Verluststrom vertretbar klein sein kann.
Die MikroÖffnungen können vorteilhaft als offene Poren an der Oberfläche eines porösen, insbesondere mikroporösen, luftdurchlässigen Materials oder aber als Öffnungen durchgehender Bohrungen kleinen Querschnittes ausgeführt sein, welche sich durch die Wand einer Zuführkammer nach außen erstrecken. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen zwar vorrangig das Leitelement in der Ausführung mit porösem Material, die Ausführung mit durchgehenden Bohrungen sind jedoch auf das dort gezeigte Prinzip der verschwenkbaren Wendestange gleichermaßen anzuwenden.
Um im Fall des Einsatzes von mikroporösen Materials eine gleichmäßige Verteilung von an der Oberfläche des Materials austretender Luft zu erzielen, ohne gleichzeitig hohe Schichtdicken des Materials mit hohem Strömungswiderstand zu benötigen, ist es zweckmäßig, dass das Bauteil einen festen, luftdurchlässigen Träger aufweist, auf dem das mikroporöse Material als Schicht aufgebracht ist. Ein solcher Träger kann mit Druckluft beaufschlagt werden, die aus dem Träger heraus durch die mikroporöse Schicht fließt und so an der Oberfläche des Bauteils ein Luftkissen bildet.
Dieser Träger kann seinerseits mit einer besseren Luftdurchlässigkeit als der des mikroporösen Materials porös sein; er kann aber auch aus einem einen Hohlraum umschließenden, mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenem Flachmaterial bzw. geformtem Material gebildet sein. Auch Kombinationen dieser Alternativen kommen in Betracht.
Um eine gleichmäßige Luftverteilung zu erzielen, ist es außerdem wünschenswert, dass die Dicke der Schicht wenigstens dem Abstand benachbarter Öffnungen des Trägers entspricht.
Im Fall des Einsatzes von Mikrobohrungen ist eine Ausführung vorteilhaft, wobei die der Bahn zugewandte und die MikroÖffnungen aufweisende Seite des Leitelementes als ein Einsatz oder mehrere Einsätze in einem Träger ausgebildet ist. Der Einsatz kann in Weiterbildung lös- und ggf. wechselbar mit dem Träger verbunden sein. So ist eine Reinigung und/oder aber ein Austausch von Einsätzen verschiedenartiger Mikroperforationen zur Anpassung an unterschiedliche Materialien und Bahnbreiten möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wendestange in einer ersten a) und einer zweiten b) Stellung;
Fig. 2 einen perspektivischer, teilweise aufgebrochener Schnitt der Wendestange mit Träger und vollumfänglicher Beschichtung mit porösem Material;
Fig. 3 einen perspektivischen Schnitt der Wendestange mit vollumfänglich angeordneten Mikrobohrungen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung für eine verschwenkbare Wendestange in anderer Ausführung;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Wendestange nach Fig. 4. Ein Leitelement 01 , z. B. Bahnleitelement 01 , dient in einer bahnerzeugenden oder - verarbeitenden Maschine, z. B. einer Papiermaschine, Wickelmaschine, Verpackungsmaschine oder insbesondere Druckmaschine, der Führung bzw. einem Richtungswechsel einer auf das Leitelement 01 auflaufenden Bahn 02, z. B. Materialbahn 02 oder Bedruckstoffbahn 02, insbesondere Papierbahn 02. Das Leitelement 01 ist insbesondere als sog. Wendestange 01 ausgeführt, mittels welcher- abhängig von ihrer Stellung relativ zur Richtung der ein- bzw. auflaufenden Bahn 02 - durch Umschlingung der Wendestange 01 für die Bahn 02 ein Richtungswechsel um ca. +90° oder ca. -90° bewirkt wird. Die Wendestange 01 kann als Paar von zwei parallelen, 45° zur Bahntransportrichtung geneigte Wendestangen 01 zum seitlichen Versatz, oder als Paar von unter 90° zueinander gekreuzten, um 45° bzw. -45° zur Bahntransportrichtung geneigten Wendestangen 01 zum Stürzen der Bahn 01 dienen. Vorteilhafterweise sind mehrere Wendestangenpaare angeordnet.
Die Wendestange 01 bzw. das Wendestangenpaar, kann nach einem Druckwerk und vor einem Falzapparat oder nach einem Trockner und vor einem Falzapparat einer Rotationsdruckmaschine angeordnet sein. Sie weist z. B. einen Außendurchmesser von 60 - 100 mm und beispielsweise eine Länge von mehr als 1.200 mm auf. Dabei weist die Wendestange 01 (bzw. weisen beide Wendestangen 01 jeweils) mindestens zwei Stellungen auf und ist (bzw. sind) insbesondere um 90° schwenkbar, wobei in einer ersten Stellung eine erste Hälfte der Mantelfläche in Umfangsrichtung von einer Bahn 02 umschlungen wird (Fig. 1a) und in einer zweiten Stellung eine zweite Hälfte der Mantelfläche umschlungen ist (Fig. 1b).
Die Mantelfläche der Wendestange 01 weist Öffnungen 03, z. B. MikroÖffnungen 03 auf, durch welche im Betrieb aus einem im Innern liegenden Hohlraum 04, z. B. einer Kammer 04, insbesondere Druckkammer 04, unter Überdruck gegen die Umgebung stehendes Fluid, z. B. eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Gemisch, insbesondere Luft, strömt. In den Figuren ist eine entsprechende Zuleitung von Druckluft in den Hohlraum 04 nicht dargestellt.
Die Wendestange 01 weist auf ihre Mantelfläche in Umfangsrichtung sowohl auf der in der jeweiligen Betriebssituation umschlungenen Seite als auch auf der nicht durch die Bahn 02 bedeckten, d. h. der abgewandten Seite MikroÖffnungen 03 auf. Zumindest auf einem zur Umschlingung vorgesehenen Längsabschnitt der Wendestange 01 weist diese somit über den vollen Umfang von 360° (zugewandte als auch abgewandte Seite) verteilte MikroÖffnungen 03 auf. In bevorzugter Ausführung ist für die Wendestange 01 keinerlei Vorrichtung oder Mechanismus vorgesehen, welche(r) im Betrieb das Strömen des Fluids vom Hohlraum 04 durch die MikroÖffnungen 03 auf der der Bahn 02 abgewandeten Seite unterbindet. D. h., die MikroÖffnungen 03 sind in jeder der mindestens zwei genannten Betriebsituationen in einem vollständigen Umfangsbereich von 360° mit Fluid durchströmbar bzw. durchströmt. Ein Umstellen der Wendestange 01 von einer in die andere Stellung erfordert lediglich ein Verschwenken, und kein zusätzliches Abdecken der Öffnungen bzw. kein Unterbrechen des Durchtrittsweges zwischen Hohlraum 04 und MikroÖffnung 03.
Diese einfache Ausführung wird durch die Ausbildung der Öffnungen 03 als MikroÖffnungen 03 sinnvoll möglich, da hiermit ein dünneres aber homogeneres Luftpolster geschaffen, gleichzeitig ein erforderlicher bzw. resultierender Volumenstrom und damit auch ein Verluststrom über die „offene" Seite erheblich reduziert ist. Der hohe Widerstand der MikroÖffnungen 03 bewirkt im Gegensatz zu Öffnungen großen Querschnitts, dass ein „Nichtbedecken" eines Bereichs von Öffnungen nicht zu einer Art Kurzschlussstrom führt. Im Gesamtwiderstand erhält der über die Öffnungen 03 abfallende Teilwiderstand ein erhöhtes Gewicht.
In einer ersten Ausführung sind die MikroÖffnungen 03 als offene Poren an der Oberfläche eines porösen, insbesondere mikroporösen, luftdurchlässigen Materials 06, z. B. aus einem offenporigen Sintermaterial 06, insbesondere aus Sintermetall, ausgebildet. Die Poren des luftdurchlässigen porösen Materials 06 weisen einen mittleren Durchmesser (mittlere Größe) von kleiner 150 μm, z. B. 5 bis 60 μm, insbesondere 10 bis 30 μm auf. Das Material 06 ist mit einer unregelmäßigen, amorphen Struktur ausgebildet.
Materialwahl, Dimensionierung und Druckbeaufschlagung sind derart gewählt, dass aus der Luftaustrittsfläche des Sintermaterials 06 pro Stunde 1 - 20 Normkubikmeter pro m2, insbesondere 2 bis 15 Normkubikmeter pro m2, austreten. Besonders vorteilhaft ist der Luftaustritt von 3 bis 7 Normkubikmeter pro m2.
Vorteilhaft wird die Sinterfläche aus dem Hohlraum 04 heraus mit einem Überdruck von mindestens 1 bar, insbesondere mit mehr als 4 bar, beaufschlagt. Besonders vorteilhaft ist eine Beaufschlagung der Sinterfläche mit einem Überdruck von 5 bis 7 bar.
Wird der Hohlraum 04 der Wendestange 01 , zumindest auf ihrem mit der Bahn 01 zusammen wirkenden Längsabschnitt, im wesentlichen allein aus einem den Hohlraum 04 bildenden Körper aus porösem Vollmaterial gebildet (d. h. ohne weitere lasttragende Schichten), so ist dieser z. B. rohrförmig ausgebildete Körper im wesentlichen selbsttragend mit einer Wandstärke von größer oder gleich 2 mm, insbesondere größer oder gleich 3 mm, ausgebildet. Ggf. kann im Hohlraum 04 ein Träger verlaufen, auf welchem sich der Körper punktuell bzw. bereichsweise abstützen kann, welcher jedoch nicht vollflächig mit dem Körper im Wirkkontakt steht.
Um eine gleichmäßige Verteilung von an der Oberfläche des mikroporösen Materials 06 austretender Luft zu erzielen, ohne gleichzeitig hohe Schichtdicken des Materials 06 mit entsprechend erhöhtem Strömungswiderstand zu benötigen, ist es in einer vorteilhaften Ausführung zweckmäßig, dass die Wendestange 01 einen festen, zumindest bereichsweise luftdurchlässigen Träger 07 aufweist, auf dem das mikroporöse Material 06 als Schicht 06 aufgebracht ist (Fig. 2). Ein solcher Träger 07 kann mit Druckluft beaufschlagt werden, die aus dem Träger 07 heraus durch die mikroporöse Schicht 06 fließt und so an der Oberfläche der Wendestange 01 ein Luftkissen ausbildet. In bevorzugter Ausführung wird das poröse Material 06 somit nicht als tragender Vollkörper (mit oder ohne Rahmenkonstruktion), sondern als Beschichtung 06 auf einem Durchführungen 08 bzw. Durchgangsöffnungen 08 aufweisenden, insbesondere metallischem, Trägermaterial ausgeführt. Unter „nicht tragender" Schicht 06 iN.m. dem Träger 07 wird - im Gegensatz zu beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannten „tragenden" Schichten - ein Aufbau verstanden, wobei sich die Schicht 06 über ihre gesamte Schichtlänge und gesamte Schichtbreite jeweils auf einer Vielzahl von Stützstellen des Trägers 07 abstützt. Der Träger 07 weist z. B. auf seiner mit der Schicht 06 zusammen wirkenden Breite und Länge jeweils eine Mehrzahl nicht zusammenhängender Durchführungen 08 auf. Diese Ausführung ist deutlich von einer Ausbildung verschieden, in welcher sich ein über die gesamte, mit der Bahn 02 zusammen wirkende Breite erstreckendes poröses Material über diese Distanz selbsttragend ausgeführt ist, sich lediglich in einem Endbereich an einem Rahmen oder Träger abstützt, und daher eine entsprechende Stärke aufweisen muss.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Trägermaterial im wesentlichen die Gewichts-, Scher-, Torsions-, Biege- und/oder Scherkräfte des Bauteils auf, weshalb eine entsprechende Wandstärke (z. B. größer als 3 mm, insbesondere größer 5 mm) des Trägers 07 und/oder eine entsprechend versteifte Konstruktion gewählt ist. Der z. B. den Hohlraum 04 zur Schicht 06 hin begrenzende, oder durch entsprechende Formgebung (z. B. rohrförmig) den Hohlraum 04 bildende Träger 07 weist auf der mit dem porösen Material beschichteten Seite eine Vielzahl von Öffnungen 09 zur Zufuhr der Druckluft in das poröse Material 06 auf. Auch in den Öffnungen 09 des Trägers 07 kann sich im Bereich der Wandungen z. T. poröses Material befinden.
Das poröse Material 06 außerhalb der Durchführung 08 weist eine Schichtdicke, die kleiner als 1 mm ist, auf. Besonders vorteilhaft ist eine Schichtdicke zwischen 0,05 mm und 0,3 mm. Ein Anteil an offener Fläche im Bereich der wirksamen Außenfläche des porösen Materials, hier mit Öffnungsgrad bezeichnet, liegt zwischen 3 % und 30 %, bevorzugt zwischen 10 % und 25 %. Um eine gleichmäßige Luftverteilung zu erzielen, ist es außerdem wünschenswert, dass die Dicke der Schicht wenigstens dem Abstand benachbarter Öffnungen 09 des Trägers 07 entspricht.
Die aus dem Sintermaterial 06 austretende Druckluft tritt in beiden Stellungen der Wendestangen in Umfangsrichtung vollständig, d. h. im wesentlichen über 360°, aus.
Gemäß Fig. 2 dargestellter Ausführung ist als Träger 07 bzw. Innenkörper 07 in der Wendestange 01 ein Trägerrohr 07 mit beliebigem, jedoch vorteilhaft kreisringförmigem Profil angeordnet, wobei die Wandstärke des Trägerrohres 07 größer als 3 mm, insbesondere größer 5 mm, ist. Das Trägerrohr 07 weist eine Vielzahl von Durchführungen 08 mit Öffnungen 09 zur Zufuhr der Druckluft in das poröse Material 06 auf.
Der ggf. ebenfalls als Trägerrohr 07 ausgestaltete Träger 07 kann seinerseits jedoch ebenfalls aus porösem Material, jedoch mit einer besseren Luftdurchlässigkeit - z. B. einer größere Porengröße - als der des mikroporösen Materials der Schicht 06 ausgeführt sein. In diesem Fall werden die Öffnungen 09 des Trägers 07 durch offene Poren im Bereich der Oberfläche, und die Durchführungen 08 durch die sich über die Porosität im Inneren zufällig ausgebildeten Kanäle gebildet. Der Träger 07 kann aber auch aus einem beliebigen, den Hohlraum 04 umschließenden, mit Durchführungen 08 versehenem Flachmaterial bzw. geformtem Material gebildet sein. Auch Kombinationen dieser Alternativen kommen in Betracht.
Der Innenquerschnitt einer nicht dargestellten Zuleitung zur Zuführung der Druckluft zur Wendestange ist kleiner 100 mm2, vorzugsweise liegt er zwischen 10 und 60 mm2.
In einer zweiten Ausführung (Fig. 3) sind die MikroÖffnungen 03 als Öffnungen durchgehender Bohrungen 11, insbesondere Mikrobohrungen 11 ausgeführt, welche sich durch eine den z. B. als Druckkammer 04 ausgebildeten Hohlraum 04 begrenzende Wand 12, z. B. Kammerwand 12, nach außen erstrecken. Die Bohrungen 11 weisen z. B. einen Durchmesser (zumindest im Bereich der Öffnungen 03) von kleiner oder gleich 500 μm, vorteilhaft kleiner oder gleich 300 μm, insbesondere zwischen 60 und 150 μm auf. Der Öffnungsgrad liegt z. B. bei 3 bis 25 %, insbesondere bei 5 bis 15 %. Eine Lochdichte beträgt zumindest 1 / 5 mm2, insbesondere mindestens 1 / mm2 bis hin zu 4 / mm2. Die Wand 12 weist somit, zumindest in einem der Bahn 02 gegenüber liegenden Bereich, eine Mikroperforation auf. Vorteilhafter Weise erstreckt sich die Mikroperforation - wie im ersten Ausführungsbeispiel die Durchführungen 08 und Schicht 06 - um den vollen Umfang von 360°.
Eine u.a. den Strömungswiderstand beeinflussende Wandstärke der die Bohrungen beinhaltenden Kammerwand 12 liegt z. B. bei 0,2 bis 3,0 mm, vorteilhaft bei 0,2 bis 1 ,5 mm. insbesondere von 0,3 bis 0,8 mm. Im Innern der Wendestange 01, insbesondere im Hohlraum 04, kann eine nicht dargestellte verstärkende Konstruktion, beispielsweise ein sich in Längsrichtung der Wendestange 01 erstreckender Träger, insbesondere Metallträger, angeordnet sein, auf welchem sich die Kammerwand 12 zumindest abschnittsweise bzw. punktuell abstützt.
Die die Kammer 04 umschließende Wand 12 ist z. B. durch einen Hohlprofilkörper, vorzugsweise einen rohrförmigen Hohlprofilkörper, insbesondere einen Hohlprofilkörper mit kreisringförmigen Profil ausgebildet.
Für die Ausführung der MikroÖffnungen 03 als Öffnungen 03 von Bohrungen 11 ist z. B. ein Überdruck in der Kammer 04 von 0,5 bis 2 bar, insbesondere von 0,5 bis 1,0 bar von Vorteil.
Die Bohrungen 11 können zylindrisch, trichterförmig oder aber mit anderer spezieller Formgebung (z. B. in Form einer Lavaldüse) ausgeführt sein.
Die Mikroperforation, d. h. die Herstellung der Bohrungen 11, erfolgt vorzugsweise durch Bohren mittels beschleunigter Teilchen (z. B. Flüssigkeit wie beispielsweise Wasserstrahl, Ionen oder Elementarteilchen) oder mittels elektromagnetischer Strahlung hoher Energiedichte (z. B. Licht mittels Laserstrahl). Insbesondere vorteilhaft ist die Herstellung mittels Elektronenstrahl.
Die der Bahn 02 zugewandte Seite der die Bohrungen 11 aufweisenden Wand 12, z. B. eine aus Edelstahl gebildete Wand 12, weist in bevorzugter Ausführung eine schmutz- und/oder farbabweisende Veredelung auf. Sie weist eine nicht dargestellte, die Öffnungen 03 bzw. Bohrungen 11 nicht bedeckende Beschichtung - z. B. Nickel oder vorteilhaft Chrom - auf, welche z. B. zusätzlich bearbeitet ist - z. B. mit Mikrorippen oder einen Lotusblüteneffekt bewirkend strukturiert oder aber vorzugsweise hochglanzpoliert).
Die die Bohrungen aufweisende Wand ist in einer Variante als ein Einsatz oder mehrere Einsätze in einem Träger ausgebildet. Der Einsatz kann fest oder wechselbar mit dem Träger verbunden sein. Letzteres ist von Vorteil bzgl. einer Reinigung oder aber eines Austauschs von Einsätzen verschiedenartiger Mikroperforationen zur Anpassung an unterschiedliche Materialien und Bahnbreiten. In der Ausführung mit im wesentlichen vollumfänglich angeordneten Öffnungen 03, können derartige Einsätze beispielsweise auf einem im Hohlraum 04 verlaufenden Träger angeordnet sein.
Bei einem weiteren Beispiel (Fig. 4) für eine verschwenkbare Wendestange 01 sind in dieser mehrere Kammern 04 angeordnet, wobei jeder Kammern 04 ein Teil der Mantelfläche der Wendestange 01 (Sinterfläche wie dargestellt oder mikroperforierte Fläche, nicht dargestellt) in Umfangsrichtung zugeordnet ist. Jede Kammer 04 ist selektiv mit Druckluft beaufschlagbar, so dass in jeder Stellung der jeweils umschlungene Bereich der Wendestange 01 mit Druckluft beaufschlagt ist. Für dieses Ausführungsbeispiel sind z. B. an der Wendestange 01 mindestens zwei wahlweise mit Druckluft beaufschlagbare Zuleitungen 13 angeordnet oder aber die Kammern 04 sind über ein Mehrwegventil wahlweise mit der von einer Quelle bezogenen Druckluft beaufschlagbar (Fig. 5).
Bezugszeichenliste
01 Leitelement, Bahnleitelement, Wendestange
02 Bahn, Materialbahn, Bedruckstoffbahn, Papierbahn
03 Öffnung, MikroÖffnung
04 Hohlraum, Kammer, Druckkammer
05 -
06 mikroporöses Material, Sintermaterial, Schicht, mikroporös, Beschichtung
07 Träger, Innenkörper, Trägerrohr
08 Durchführung, Durchgangsöffnung
09 Öffnung
10 -
11 Bohrung, Mikrobohrung
12 Wand, Kammerwand
13 Zuleitung

Claims

Ansprüche
1. Leitelement einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine mit einer Vielzahl von Öffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei das Leitelement (01) zum Führen und/oder Umlenken einer einlaufenden Bahn (02) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (01) von Fluid durchströmbares poröses Material (06) aufweist.
2. Leitelement einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine mit einer Vielzahl von Öffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei das Leitelement (01) in Bezug auf eine einlaufende Bahn (02) in mindestens zwei Winkelstellungen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der beiden Winkelstellungen sowohl auf einer von der Bahn (02) umschlungenen, der Bahn (02) zugewandten Seite, als auch auf einer gegenüberliegenden, abgewandten Seite des Leitelements (01) das Fluid aus dort vorgesehenen Öffnungen (03) tritt.
3. Leitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (03) in der Mantelfläche des Leitelements (01) zumindest in einem Längsabschnitt des Leitelements (01) im wesentlichen um den gesamten Umfang angeordnet sind.
4. Leitelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Winkelstellungen das Fluid in einem Längsabschnitt im wesentlichen über den gesamten Umfang aus den Öffnungen (03) tritt.
5. Leitelement einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine mit einer Vielzahl von in seiner Mantelfläche zumindest in einem Längsabschnitt des Leitelements (01) im wesentlichen um den gesamten Umfang angeordneten Öffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei das Leitelement (01) in Bezug auf eine einlaufende Bahn (02) in mindestens zwei Winkelstellungen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (03) als MikroÖffnungen (03) mit einem Durchmesser kleiner 500 μm ausgeführt sind, und dass in beiden Winkelstellungen das Fluid in diesem Längsabschnitt im wesentlichen über den gesamten Umfang aus den MikroÖffnungen (03) tritt.
6. Leitelement einer bahnerzeugenden oder -verarbeitenden Maschine mit einer Vielzahl von in seiner Mantelfläche zumindest in einem Längsabschnitt des Leitelements (01) im wesentlichen um den gesamten Umfang angeordneten Öffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei das Leitelement (01) in Bezug auf eine einlaufende Bahn (02) in mindestens zwei Winkelstellungen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (03) zwei im wesentlichen halbschalenartigen Hälften der zylindrischen Mantelfläche des Leitelements (01) zugeordnet sind, denen jeweils ein eigener, im Inneren liegender Hohlraum (04) zugeordnet sind, welcher wahlweise mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagbar sind.
7. Leitelement nach Anspruch 1, 2, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (01) um 90° schwenkbar ist, wobei in einer ersten Winkelstellung eine erste, im wesentlichen halbschalenartige Hälfte der zylindrischen Mantelfläche von der Bahn (02) und in einer zweiten Winkelstellung eine zweite halbschalenartige Hälfte der Mantelfläche umschlagen ist.
8. Leitelement nach Anspruch 1 , 2, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (03) als MikroÖffnungen (03) mit einem Durchmesser kleiner 500 μm ausgeführt sind.
9. Leitelement nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die MikroÖffnungen (03) als offene Poren eines vom Fluid durchströmten porösen Materials (06) ausgeführt sind.
10. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des fluiddurchlässigen porösen Materials einen mittleren Durchmesser von 5 bis 50 μm, insbesondere 10 - 30 μm, aufweisen.
11. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) als offenporiges Sintermaterial (06), insbesondere als Sintermetall, ausgebildet ist.
12. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mikroporöse Material (06) als im wesentlichen selbsttragender Hohlkörper ausgeführt ist, welcher durch seine innere Begrenzungsfläche mindestens einen als Druckkammer (04) wirksamen Hohlraum (04) bildet.
13. Leitelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem porösen Material (06) gebildete Hohlkörper eine Wandstärke von mindestens 2 mm aufweist.
14. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mikroporöse Material (06) als Schicht (06) auf einem lasttragenden, aber zumindest bereichsweise fluiddurchlässigen Träger (07) ausgebildet ist.
15. Leitelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) auf seiner der Schicht (06) zugewandten Seite mindestens eine mit der Schicht (06) verbundene Tragfläche sowie eine Vielzahl von Öffnungen (09) für die Zufuhr des Fluids in die Schicht (06) aufweist.
16. Leitelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (06) im Bereich der Tragfläche eine Dicke kleiner als 1 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,3 mm, aufweist.
17. Leitelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) auf seiner mit der Schicht (06) zusammen wirkenden Breite und Länge jeweils eine Vielzahl, insbesondere nicht zusammenhängender, Durchführungen (08) aufweist.
18. Leitelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) als Trägerrohr (07) mit einem Hohlprofil, insbesondere einem kreisringförmigem Profil, ausgebildet ist.
19. Leitelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des Trägerrohres (07) größer als 3 mm, insbesondere größer 5 mm, ist.
20. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsgrad auf der nach außen gerichteten Oberfläche des porösen Materials (06) zwischen 3 % und 30 %, bevorzugt zwischen 10 % und 25 %, liegt.
21. Leitelement nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die MikroÖffnungen (03) als nach außen gerichtete Öffnungen (03) von Mikrobohrungen (11) in einer das Leitelement (01) nach außen begrenzenden Wand (12) ausgeführt sind.
22. Leitelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Öffnungen (03) kleiner oder gleich 300 μm, insbesondere zwischen 60 und 150 μm, ist.
23. Leitelement nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke der Wand (12) bei 0,2 bis 3,0 mm liegt.
24. Leitelement nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Lochdichte, d. h. eine Anzahl von Öffnungen (03) pro Flächeneinheit, für die mit den MikroÖffnungen (03) versehene Fläche bei 0,20 / mm2 mindestens 0,2 / mm2 beträgt.
25. Leitelement nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
1 - 20 Normkubikmeter Luft pro Stunde aus einem Quadratmeter der die Öffnungen (03) aufweisenden Mantelfläche austreten.
26. Leitelement nach Anspruch 1 , 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass 2 - 15, insbesondere 3 - 7, Normkubikmeter Luft pro Stunde auf eine, Quadratmeter der die Öffnungen (03) aufweisenden Mantelfläche austreten.
27. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) von Innen mit mindestens 1 bar Überdruck beaufschlagt ist.
28. Leitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) von Innen mit mehr als 4 bar, insbesondere mit 5 bis 7 bar, Überdruck mit dem Fluid beaufschlagt ist.
29. Leitelement nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung zur Zuführung des Fluids zum Leitelement (01) eine Innenquerschnitt kleiner 100 mm2, insbesondere zwischen 10 und 60 mm2, aufweist.
30. Leitelement nach Anspruch 1 , 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Leitelement (01) 60 - 100 mm beträgt.
31. Leitelement nach Anspruch 1 , 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (01) eine Länge größer 1.200 mm aufweist.
32. Leitelement nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (01) als Wendestange (01) ausgeführt ist.
33. Leitelement nach Anspruch 1 , 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck stehende Fluid als Druckluft ausgeführt ist.
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