-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen einer Warenbahn, umfassend ein Gehäuse, Mittel zum Umwälzen von Trocknungsmedium, Mittel zum Heizen des Trocknungsmediums und mindestens einen Düsenkasten zum Aufblasen des Trocknungsmediums auf die Warenbahn, mit ersten Düsenöffnungen zum schwebenden Führen und zweiten Düsenöffnungen zum Trocknen der Warenbahn.
-
Solche Vorrichtungen, auch Trockner oder Schwebetrockner genannt, sind an sich bekannt und werden z.B. zur Trocknung von Warenbahnen eingesetzt, die mit Farbe bedruckt oder mit Harz imprägniert oder beschichtet worden sind. Bei diesen Vorrichtungen wird die Warenbahn geführt, ohne dass sie mit irgendwelchen Gegenständen in Berührung kommt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die feuchte Farbe beziehungsweise das feuchte Harz verschmiert und so die Warenbahn unbrauchbar wird.
-
Unter vorbestimmten Bedingungen kann es vorkommen, dass Längsränder der Warenbahn untertrocknet sind, das heißt, in Bereichen der Längsränder ist nach einer vorbestimmten Trocknungsdauer eine Restfeuchte höher als im übrigen Bereich der Warenbahn. Damit eine maximal zulässige Restfeuchte über die gesamte Breite der Warenbahn nach der Trocknung gewährleistet ist, muss daher die Trocknungszeit verlängert, also entweder der Trockner größer dimensioniert oder die Bahngeschwindigkeit reduziert sein als für die Verdampfung des Lösungsmittels insgesamt bei gleichmäßiger Trocknung erforderlich wäre. Dasselbe gilt analog für Fälle, in denen der Rand übertrocknet ist. In beiden Fällen ist der Energieverbrauch höher als theoretisch erforderlich.
-
Die Randübertrocknung oder Randuntertrocknung ist auf einen gestörten Wärmeübergang in den Randbereichen der Warenbahn zurückzuführen. Möglicherweise hat dies mit Strömungen des zurückfliesenden Trocknungsmediums zu tun: Bei der Randuntertrocknung könnten die Luftstrahlen, die senkrecht auf die Bahn auftreffen sollen, im Randbereich so stark durch das rückströmende Trocknungsmedium abgelenkt werden, dass sie nur schräg auf die Bahn treffen und daher nur noch weniger effektiv sind.
-
In der
US 3,793,741 A wird eine Vorrichtung zur Trocknung von Bahnen beschrieben, bei der eine Gleichmäßigkeit der Trocknung über die gesamte Bahn erreicht werden soll. Hierzu wird die der Bahn zugeführte Energie über deren Breite entsprechend dem Bedarf für die gleichmäßige Trocknung geregelt. Die Energie wird z.B. als Trocknungsgas, das auf verschiedene Arten erwärmt werden kann, über Düsen zugeführt. Die Vorrichtung und die Regelung sind aufwendig.
-
Aus der
DE 198 04 184 A1 ist eine Vorrichtung zum schwebenden Führen und Wärmebehandeln von Bändern bekannt, bei der Düsenflächen in einer Ansicht von dem Band aus rautenförmig sind. Hierdurch sollen vergrößerte Rückströmkanäle für ein Trocknungsgas zu Ventilatoren geschaffen werden. Eine mögliche Randuntertrocknung wird infolge der im Randbereich verminderten Anzahl der Austrittslöcher noch verstärkt.
-
Die
GB 864 149 A offenbart einen Düsenkasten zur Wärmebehandlung von Bahnen. Der Düsenkasten weist eine Schlitzdüse auf, deren Weite anpassbar ist. Hierdurch soll eine gleichmäßige Wärmebehandlung der Bahn erreicht werden. Die Einstellung der Schlitzweite ist aufwendig.
-
Die
DE 26 15 258 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum schwebend Führen von Materialbahnen, bei der Austrittsquerschnitte von zwei Blasschlitzen zum Tragen der Materialbahnen unterschiedlich groß sind. Ein mittleres Leitblech zwischen den Blasschlitzen ist als Lochplatte mit Prallstrahlöffnungen ausgebildet.
-
Nach der
DE 196 19 547 A1 ist ein mittleres Leitblech geschlossen, und Prallstrahlöffnungen sind außerhalb eines der Blasschlitze angeordnet, also nicht zwischen diesen. Hierdurch soll eine gleichmäßigere Trocknung über die gesamte Breite der Warenbahn erreicht werden.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die über die gesamte Breite einer Warenbahn deren gleichmäßige Trocknung bei hoher Verdunstungsleistung gewährleistet.
-
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Auf einer der Warenbahn zugewandten Fläche des Düsenkastens sind mindestens zwei Erhebungen ausgebildet, die sich quer zu einer Transportrichtung der Warenbahn erstrecken, und die zweiten Düsenöffnungen sind in die Erhebungen eingelassen. Der Begriff Erhebung bedeutet, dass ein als die Erhebung ausgebildeter Teil der Fläche aus einer Ebene herausragt, die zwischen Leitflächen der ersten Düsenöffnungen gebildet ist. Die Merkmale bewirken, dass die Düsenöffnungen näher an der Warenbahn positioniert sind, so dass Pralluftstrahlen praktisch nicht oder nur unwesentlich abgelenkt werden können und über die gesamte Breite der Warenbahn im Wesentlichen senkrecht auf diese treffen. Damit sind ein Wärmeübergang und ein Trocknungseffekt optimal. Weiterhin ist jeweils zwischen zwei Erhebungen ein Kanal gebildet; in diesen Kanälen kann ein Teil der von der Warenbahn zurückprallenden und abzuführenden Luft geleitet werden. Dies unterstützt zu verhindern, dass die Prallluftstrahlen abgelenkt werden, weil ein Einfluss von Randströmungen an den Seitenrändern der Warenbahn vermindert wird. Insgesamt wird die Trocknung über die gesamte Breite der Warenbahn vergleichmäßigt und optimiert, so dass die Vorrichtung kleiner dimensioniert oder eine Transportgeschwindigkeit der Warenbahn erhöht werden kann. Ein Energieverbrauch wird vermindert. Eine Qualität des Produkts wird verbessert.
-
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
-
In einer Ausgestaltung sind zwischen den Erhebungen Vertiefungen ausgebildet. Das bedeutet, dass die Vertiefungen aus der oben definierten Ebene in das Innere des Düsenkastens ragen. Hierdurch wird ein Abströmquerschnitt jedes der Kanäle und somit insgesamt für die Umluft vergrößert, wodurch Reststörungen für die senkrecht auf die Warenbahn auftreffenden Prallluftstrahlen weiter minimiert werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist bei gleichem Verhältnis von Tragluft zu Trocknungsluft eine Anzahl der Erhebungen vermindert. Das bedeutet, dass bei vorgegebener Breite weniger Erhebungen und somit Düsenreihen ausgebildet sind als bei bekannten Düsenkästen. Hierdurch wird der Abströmquerschnitt weiter vergrößert.
-
Damit ein Gesamtquerschnitt der zweiten Düsenöffnungen gleich groß ist, wird deren Anzahl für jede Erhebung vorzugsweise gegenüber den bekannten Düsenkästen erhöht.
-
Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen
-
1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Trocknen,
-
2 einen Querschnitt durch einen Düsenkasten und
-
3 eine Draufsicht auf den Düsenkasten.
-
Wie aus der 1 ersichtlich ist eine Vorrichtung 1 zum Trocknen einer durchlaufenden Warenbahn 2 hier baukastenartig aus vier im Wesentlichen gleichartig aufgebauten Trocknungszonen 3 aufgebaut und von einem Gehäuse 4 umschlossen. Zwischen benachbarten der Trocknungszonen 3 ist jeweils eine Trennwand angeordnet. Eine Transportrichtung der Warenbahn ist durch den Pfeil 6 angezeigt.
-
Jede der Trocknungszonen 3 umfasst, nur teilweise dargestellt, einen Umluftventilator, eine Vielzahl von Düsenkästen 5, die unterhalb und oberhalb der Warenbahn 2 zum Aufblasen von als Umluft geführter Luft auf die Warenbahn 2 angeordnet sind, Mittel zum Erwärmen der Umluft sowie Kanäle oder Leitungen zum Leiten der Umluft. Der Umluftventilator ist in einem Saugraum 7 innerhalb der Trocknungszone 3 angeordnet und druckseitig mittels Kanälen an die Düsenkästen 5 angeschlossen. Längsachsen der Düsenkästen 5 erstrecken sich parallel zu einer Breite der Warenbahn 2.
-
Die Mittel zum Erwärmen der Umluft umfassen z.B. einen Gasbrenner mit einem Brennerluftventilator.
-
Alternativ umfassen die Mittel zum Erwärmen der Umluft einen nicht dargestellten ersten Wärmetauscher, der der Saugseite des Umluftventilators zugeordnet und mit Heizmedium wie Thermoöl oder Dampf beaufschlagbar ist.
-
In Transportrichtung der Warenbahn 2 vor der Vorrichtung 1 zum Trocknen sind – nicht dargestellt – ein Abwickler für die zu behandelnde Warenbahn 2 und z.B. eine Druckmaschine oder eine Auftragsvorrichtung für Harz angeordnet.
-
Der Vorrichtung 1 zum Trocknen ist z.B. ein Wickler zum Aufwickeln der behandelten Warenbahn 2 oder ein Querschneider nachgeschaltet.
-
Einer der innen hohlen, aus Blech gefertigten Düsenkästen 5 wird anhand der 2 und 3 genauer beschrieben. Er ist im Wesentlichen quaderförmig, wobei eine erste Wandung 51, die einem Luftaustritt zugeordnet ist und zu der Warenbahn 2 weist, Düsenöffnungen 54, 64 aufweist. Eine die erste Wandung 51 begrenzende Ebene ist parallel zu der Ebene, in der die Warenbahn 2 geführt ist. An einer der ersten Wandung 51 gegenüber liegenden zweiten Wandung ist eine Öffnung 52 mit einem Stutzen zur Einleitung der Umluft in den Düsenkasten 5 ausgebildet; die Öffnung 52 erstreckt sich über annähernd die gesamte Länge des Düsenkastens 5.
-
Die erste Wandung 51 weicht von der exakten ebenen Form ab und ist aus zwei Streifen 55 sowie einem Prallluftkasten 60 gebildet, der in dem Düsenkasten 5 befestigt ist und sich als ein Teil von diesem über dessen gesamte Länge erstreckt. An jeder Seitenwandung 53 des Düsenkastens 5 ist einer der (in der 3) nach schräg oben geneigten Streifen 55 der ersten Wandung 51 mit einer vorbestimmten Breite angeordnet. Jeder der Streifen 55 schließt mit der zugehörigen Seitenwandung 53 einen Winkel größer als 90° ein. Zwischen jedem der Streifen 55 und den zugehörigen Leitflächen 61 des Prallluftkastens 60 ist ein Düsenstreifen mit ersten der Düsenöffnungen 54 gebildet.
-
Der Prallluftkasten 60 weist die zwei geneigten Leitflächen 61 auf, die jeweils parallel zu den zugeordneten Streifen 55 verlaufen und so eine Ausströmrichtung für aus den ersten Düsenöffnungen 54 austretende Tragluftstrahlen vorgeben. Diese sind aufeinander zu gerichtet und treffen daher in Verlängerung (bei nicht vorhandener Warenbahn 2) über dem Düsenkasten 5 aufeinander. Die ersten Düsenöffnungen 54 sind z.B. als Schlitzdüsen ausgebildet.
-
An unteren Enden der Leitflächen 61 sind schmale Seitenwände 62 ausgebildet. Ein Boden 63 des Prallluftkastens 60 ist weitestgehend offen. Obere Enden der Leitflächen 61 befinden sich in derselben horizontalen Ebene parallel zu der zweiten Wandung des Düsenkastens 5 wie die freien Enden der Streifen 55.
-
Zwischen den Leitflächen 61, also in einer der Warenbahn 2 zugewandten Fläche des Düsenkastens 5, sind zweite der Düsenöffnungen 64 angeordnet.
-
Nach dem Stand der Technik befanden sich diese in einer ebenen, als Blech ausgebildeten Fläche unterhalb der oberen Enden der Leitflächen 61, wie durch eine gepunktete Linie 67 angedeutet ist.
-
Nach der Erfindung dagegen ist die Fläche zwischen den Leitflächen 61 nicht eben ausgebildet. Vielmehr ist zwischen den Leitflächen 61 eine Vielzahl, hier vier, von aus der Fläche (Linie 67) herausragenden Erhebungen 65 ausgebildet. Diese erstrecken sich über die gesamte Länge des Prallluftkastens 60 und weisen einen sich nach oben (also von der Fläche weg) verjüngenden, trapezförmigen Querschnitt auf. Die zweiten Düsenöffnungen 64 sind in die oberen Begrenzungen der Erhebungen 65 als gleichmäßig beabstandete Durchgangsbohrungen eingelassen, so dass im Betrieb austretende Umluft in etwa senkrecht auf die Warenbahn 2 prallt. Zwischen je zwei der Erhebungen 65 ist eine Vertiefung 66 angeordnet. Die Vertiefungen 66 befinden sich in einer Ebene unterhalb der Fläche (Linie 67). Insgesamt ist zwischen zwei benachbarten der Erhebungen 65 ein Kanal 68 gebildet, durch den Luft zu den Breitseiten der Düsenkästen 5 strömen kann, ohne die austretenden Prallluftstrahlen wesentlich zu stören.
-
Die Düsenkästen 5 sind in Transportrichtung 6 der Warenbahn 2 beabstandet und versetzt unter und über dieser so angeordnet, dass jeder der Düsenkästen 5 zentrisch zu dem Abstand zwischen zwei benachbarten Düsenkästen 5 ist. Hierbei ist ein Teil der Düsenkästen 5 so ausgerichtet, dass eine horizontale Komponente der weniger geneigt austretenden Tragluftstrahlen in die Transportrichtung 6 weist, und bei dem übrigen Teil entgegen der Transportrichtung 6.
-
Im Betrieb wird die Warenbahn 2 durch die vorgeschalteten Einrichtungen der Vorrichtung zum Trocknen 1 zugeführt und nachher durch die nachgeschalteten Einrichtungen abgezogen. In der Vorrichtung zum Trocknen 1 wird die Warenbahn 2 mit der aus den Düsenkästen 5 austretenden Umluft beaufschlagt und hierdurch schwebend geführt sowie getrocknet. Durch die versetzte Anordnung der Düsenkästen 5 ist der Verlauf der Warenbahn 2 in der Vorrichtung 1 leicht wellig.
-
In jeder der Trocknungszonen 3 wird die Umluft auf bekannte Weise erhitzt und im Kreislauf geführt. Hierbei wird der Vorrichtung 1 Zuluft beigemischt und Abluft abgeleitet.
-
Die Tragluftstrahlen halten die Warenbahn 2 in Schwebe und tragen nur relativ geringfügig zur Trocknung der Warenbahn 2 bei.
-
Weil die zweiten Düsenöffnungen 64 in den Erhebungen 65 angeordnet sind, treffen die Prallluftstrahlen weitestgehend senkrecht auf die Warenbahn 2 auf. Wegen der räumlichen Nähe der zweiten Düsenöffnungen 64 zu der Warenbahn 2 werden die Prallluftstrahlen kaum abgelenkt, so dass die Trocknung sehr effektiv und schnell verläuft. Dies gilt auch für den Randbereich der Warenbahn 2, so dass eine über die Breite der Warenbahn 2 sehr gleichmäßige Trocknung erzielt wird. Dies wird auch durch die Kanäle 68 unterstützt, weil Querströmungen am Randbereich der Warenbahn 2 wegen der Führung der zurückströmenden Umluft in den Kanälen 68 stark reduziert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung zum Trocknen
- 2
- Warenbahn
- 3
- Trocknungszone
- 4
- Gehäuse
- 5
- Düsenkasten
- 6
- Pfeil (Transportrichtung)
- 7
- Saugraum
- 51
- erste Wandung
- 52
- Öffnung
- 53
- Seitenwandung
- 54
- erste Düsenöffnung
- 55
- Streifen
- 60
- Prallluftkasten
- 61
- Leitfläche
- 62
- Seitenwand
- 63
- Boden
- 64
- zweite Düsenöffnung
- 65
- Erhebung
- 66
- Vertiefung
- 67
- gepunktete Linie
- 68
- Kanal
