DE102004011401B3

DE102004011401B3 - Mäanderförmige Vorrichtung zur Behandlung einer einseitig berührungsempfindlichen Materialbahn

Info

Publication number: DE102004011401B3
Application number: DE200410011401
Authority: DE
Inventors: Altan Bassa
Original assignee: Bassa Altan Dr-Ing
Current assignee: Bassa Altan Dr-Ing
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2024-03-06

Abstract

Eine auf einer Seite (12) berührungsempfindliche Materialbahn (10) wird durch eine mäanderförmige Vorrichtung geführt und behandelt. Die Umlenkung der Bahn an den Wendepunkten des Mäanders erfolgt dabei mittels Walzen (W1, W2) bzw. berührungslosen Umlenk-Vorrichtungen (UV), zwischen denen die Bahn jeweils durch eine Reihe von auf der unempfindlichen Bahnseite (11) angeordneten Leerlaufrollen (22 bzw. 32) geführt wird. Beim Abschalten des Unterdrucks an dieser Stelle, der eine Umschlingung der Rollen durch die Bahn ermöglichen soll, hängen diejenigen Bahnabschnitte (24), die unterhalb der zugehörigen Führungsrollen (22) angeordnet sind, durch, was die Wiederaufnahme des normalen Betriebs erschwert. Um dies zu vermeiden, werden die Führungsrollen (22) entlang solcher Strecken (20) so angeordnet, dass sie alle oder teilweise eine von unten betrachtet konvexe Fläche F tangieren. So kann sich die durchhängende Bahn gar nicht bzw. nur in einem geringen und örtlich gleichmäßigen Maß von den Führungsrollen und dem Unterdruck-Kasten (21) entfernen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln insbesondere zum Trocknen einer einseitig beschichteten, bedruckten oder anderweitig bearbeiteten Materialbahn, die deshalb nur auf dieser Seite berührungsempfindlich ist. Solche Bahnen werden bei ihrer anschließenden Behandlung häufig über eine Reihe von mit ihren Achsen in einer Ebene liegenden und die unempfindliche Rückseite der Bahn berührenden Leerlauf-Rollen geführt. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Umschlingung dieser Rollen durch die gespannte Substratbahn wird dabei meist ein Unterdruck auf der Rückseite der Bahn eingesetzt. Dies wird auch zur Übertragung von Reibungskräften für den dabei notwendigen Antrieb dieser Rollen durch die lineare Bahnbewegung benötigt. Zur Durchführung eines solchen Prozesses wurden bereits mehrere Vorrichtungen vorgeschlagen, die sich nicht nur durch die individuellen Methoden der Erzeugung des Unterdrucks sondern teilweise auch im Hinblick auf den jeweiligen Verwendungszweck dieses Prozesses voneinander unterscheiden.

Eine häufige Anwendung betrifft die Trocknung von einseitig beschichteten Substratbahnen, die dabei zu einer starken allgemein unter dem Begriff "Curl" bekannten Deformation neigen. Eine Vorrichtung für eine diesbezügliche Anwendung des Behandlungsprozesses wird in US 3 738 018 ( CH 5 22 900 ) in Verbindung mit der Trocknung von einseitig frisch beschichteten fotografischen Fihnmaterialien beschrieben. Hier läuft die Bahn über mehrere im Abstand zueinander angeordnete Module, die jeweils aus einem in einem einseitig offenen Gehäuse untergebrachten Rollenpaar bestehen, wobei zwischen den Rollen ein Unterdruck erzeugt wird. Mit Hilfe der dadurch erzielten großen Rollenumschlingung wird ein Glättungseffekt bei einem unter Curl leidenden Produkt erreicht und gleichzeitig ein schlupffreies Antreiben der Rollen durch die Bahn sichergestellt.

Das Patent US 4 231 164 hat ebenfalls die Trocknung von einseitig beschichteten fotografischen Produkten zum Inhalt, wobei der Wärmetransfer von der Rückseite der Bahn im Vordergrund dieser Erfindung steht. Die Erzeugung des Unterdrucks zwischen zwei benachbarten Führungsrollen erfolgt dementsprechend nach einer erfindungsmäßigen Idee. Die Luftführung auf der Saugseite des hierfür eingesetzten Gebläses ist dabei so konzipiert, dass temperierte Luft zunächst zum Zweck eines Wärmetransfers an die rückseitige Bahnoberfläche herangeführt wird um dann wieder aus diesem Bereich entfernt zu werden. Optional werden auch die Rollen temperiert und am Wärmetransfer beteiligt.

Bei US 5 179 908 A und DE 196 36 868 A1 werden ähnliche Vorrichtungen zum Trocknen von einseitig beschichteten Bahnmaterialien beschrieben, wobei der Wärmetransfer zur Bahn ausschließlich über die nicht beschichtete Rückseite erfolgt. Durch diese Vorgehensweise soll eine zu frühe Austrocknung der oberflächennahen Lagen der Beschichtung, die sogenannte „Hautbildung", vermieden werden. Bei diesen beiden Vorrichtungen werden zwischen den Führungsrollen platzierte Saugdüsen zur Erzeugung des Unterdrucks auf der rückseitigen Bahnoberfläche verwendet.

Das Prinzip der Führung der Bahn über mehrere mit ihren Achsen in einer Ebene angeordnete Führungsrollen hat den großen Vorteil der einfachen Bauweise. So kann jede gewünschte Länge einer Behandlungsstrecke dadurch erhalten werden, dass eine entsprechende Anzahl von kürzeren und einfach zu handhabenden Modulen dieser Art entlang einer geraden Strecke aneinandergereiht werden. Der große Nachteil dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin, dass die horizontale Abmessung einer solchen Anlage mindestens so groß sein muss, wie die Länge der Behandlungstrecke. Dies hat schwerwiegende Konsequenzen, denn bei moderneren Produktionsanlagen mit ihrem ständigen Bedarf nach immer höheren Laufgeschwindigkeiten der Bahn steigt meist auch die Länge der benötigten Behandlungsstrecke entsprechend an. Um trotzdem den Platzbedarf einer solchen Anlage in vertretbaren Grenzen zu halten wird in US 3 738 018 ( CH 5 22 900 ) eine mäanderförmige Anordnung mehrerer geradliniger Behandlungsstrecken für einen solchen Prozess vorgeschlagen.

Je nach Form eines Mäanders können die geradlinigen Behandlungsstrecken horizontal oder vertikal ausgerichtet aber auch unter einem beliebigen Winkel im Raum angeordnet sein. Jedoch nur wenn die Bahnstrecken eines Mäanders exakt vertikal ausgerichtet sind, ist eine einfache Art der Führung dieser Bahnstrecken möglich. Um bei einer Abweichung von der vertikalen Orientierung ein Durchhängen der Bahn aufgrund des Eigengewichts zu vermeiden, muss die Bahnstrecke mit Rollen oder Luftstrahlen abgestützt werden. Bei einem Prozess der eingangs genanten Art wird eine solche Einwirkung allerdings nur von der unempfindlichen Rückseite der Bahn zugelassen. Wenn die Konfiguration der Bahn im Mäander derart ist, dass die Bahn streckenweise unterhalb der dieser Strecke zugeordneten Führungsrollen verläuft, entsteht entlang solcher Strecken das Problem der fehlenden Abstützung dieser Bahnabschnitte. Auch solche Bahnstrecken werden zwar im normalen Betriebszustand durch die Differenz-Druckkräfte in ständigem Kontakt mit den Führungsrollen gehalten und abgestützt, aber sobald die Unterdruck-Versorgung des Systems unterbrochen wird, löst sich ein solcher Bahnabschnitt von den Führungsrollen ab und hängt durch. Ausgehend von einer solchen Situation wird der erneute Übergang in den normalen Betriebszustand meist dadurch erschwert, dass das System der Unterdruck-Versorgung einer solchen Vorrichtung in der Regel nicht imstande ist, einen stark durchhängenden Bahnabschnitt durch die ausschließliche Wirkung von Differenz-Druckkräften in die normale Betriebsposition in Kontakt mit den Führungsrollen zu bringen. Hierzu muss die Bahn wieder in den Wirkungsbereich des Unterdrucksystems gehoben werden, so dass die dann auf die Bahn wirkenden Differenz-Druckkräfte die Bahn wieder in ihrer normalen Betriebsposition stabilisieren. Dies erfordert einen Eingriff seitens des Bedienpersonals oder den Einsatz von Zusatzvorrichtungen mit entsprechenden Zusatzkosten. Außerdem sind solche Maßnahmen meist mit einer Beschädigung der empfindlichen Bahnoberfläche an dieser Stelle verbunden.

Ein weiterer Nachteil des Herabfallens eines nicht mehr durch die Differenz-Druckkräfte getragenen Bahnabschnitts entsteht durch die dabei erfolgende Berührung von etwaigen tiefer positionierten Anlagenkomponenten, wie Messfühler, Luftdüsen, Heizstrahler usw., wodurch nicht nur die berührungsempfindliche Bahnoberfläche sondern auch diese Komponenten beschädigt werden können. Wenn dies im ungünstigsten Fall unvorhergesehenerweise während des Laufs der Bahn geschieht, kann dies bei dünnen und mechanisch wenig belastbaren Produkten zu einem Bahnriss mit entsprechend schwerwiegenden Konsequenzen für den Betrieb der Anlage führen. Der Verzicht auf die Installation von solchen Anlagenkomponenten in der Nähe der berührungsempfindlichen Bahnoberfläche würde andererseits eine erhebliche Einschränkung der Möglichkeiten der Prozessführung darstellen.

In DE 1 753 589 B wird ebenfalls eine Vorrichtung zum Behandeln von einseitig berührungsempfindlichen Bahnmaterialien beschrieben, die sich besonders für den Einsatz in Verbindung mit Materialbahnen mit geringer mechanischer Festigkeit eignet. Dabei wird die Bahn in Form einer langgestreckten und im wesentlichen horizontal ausgerichteten Schleife durch eine Trocknervorrichtung geführt. Während die Führung der Bahn in der oberen Hälfte der Bahnschleife mittels Leitwalzen erfolgt, die die unempfindliche Bandseite berühren, werden entlang der tieferliegenden Schleifenhälfte mehrere im wesentlichen in einer Ebene und im Abstand zueinander angeordnete Halterungen in Form von Saugtüchern zur Abstützung der Bahn eingesetzt. Um die Bahn beim Einfädeln in Berührung mit den Saugtüchern zu bringen wird eine Trageinrichtung eingesetzt, die hierfür jedoch die berührungsempfindliche Bahnoberfläche berühren muss. Auch nach einer Betriebsunterbrechung müsste die durchhängende Bahn mit Hilfe dieser Trageinrichtung in Berührung mit den Saugtüchern gebracht werden. Im Falle einer unvorhergesehenen Lösung der Bahn von den Saugtüchern während des Bahnlaufs ist auch bei dieser Vorrichtung mit den oben diskutierten schwerwiegenden Problemen zu rechnen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine mäanderförmige Vorrichtung zur Behandlung einer einseitig berührungsempfindlichen Bahn so zu gestalten, dass bei einer Unterbrechung der Unterdruck-Versorgung einer solchen Vorrichtung ein starkes Herabfallen der nicht durch Führungsrollen abgestützten Bahnabschnitte und die damit verbundenen Nachteile für den Betrieb einer solchen Vorrichtung vermieden werden können. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 die Darstellung eines horizontal ausgerichteten Mäandermoduls I mit zwei flachen Behandlungsstrecken für die Materialbahn nach dem Stand der Technik,
2 die Darstellung der erfindungsmäßigen Vertikalverschiebung der oberen Reihe der Führungsrollen,
3 die Darstellung eines ersten erfindungsmäßigen Mäandermoduls J mit geringfügiger Umschlingung der oberen Reihe der Führungsrollen,
4 die Darstellung eines Mäandermoduls wie in 3 mit einer Maßnahme zur Erweiterung des Korridors zwischen den zwei Behandlungsstrecken des Moduls,
5 die Darstellung eines weiteren erfindungsmäßigen Mäandermoduls mit kettenlinienförmiger Anordnung der Führungsrollen und ohne Bahnberührung im Wartezustand,
6 die Darstellung eines Mäandermoduls wie in 5 aber mit einer ersten Maßnahme zur Erweiterung des Korridors zwischen den zwei Behandlungsstrecken des Moduls,
7 die Darstellung eines Mäandermoduls wie in 6 mit einer weiteren Maßnahme zur Vergrößerung des Korridors jedoch mit Bahnberührung durch die Führungsrollen im Wartezustand,
8 die Darstellung eines weiteren erfindungsmäßigen Mäandermoduls bestehend aus zwei gegenüber der Vertikalen etwas geneigt angeordneten Behandlungsstrecken für die Bahn, wobei die Bahnumlenkung unten mittels Walzen und oben mit einer berührungslosen Umlenk-Vorrichtung erfolgt,
9 die Darstellung einer Serienanordnung von zwei Mäandermodulen nach 8.
Bei allen Darstellungen wurde von der Vorstellung eines Mäanders ausgegangen, bei dem die in den Modul eintretende Bahn nach kontaktbehafteten Umlenkungen an den Walzen W1 und W2 und einer berührungslosen Richtungsänderung mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung UV wieder in der ursprünglichen Orientierung aus dem Modul heraustritt. Bei der Kennzeichnung von Einzelkomponenten mit Nummern und Abkürzungen wurde nach der folgenden Konvention verfahren:

1. Zwecks eindeutiger Kennzeichnung sind die unterschiedlichen Ausführungsformen des Mäandermoduls bzw. die in ihm befindliche Bahnschleife jeweils mit Grossbuchstaben I, J, K, L, M, N, P versehen. Diese sollen zugleich als Laufindizes zur Durchnummerierung der Module in einem Mäander aufgefasst werden, womit der modulare Charakter einer solchen Einheit unterstrichen werden soll. Die Kennzeichnung der Umlenkelemente W1, W2, und UV bei jedem individuellen Modul erfolgt dementsprechend mit Angabe in Klammern des Moduls, dem sie jeweils zugeordnet sind. Die Laufrichtung der Bahn ist für die beschriebene Funktionsweise der Module unerheblich. Alle Aussagen gelten für beide Laufrichtungen und sind aber auch für eine bewegungslose Bahn gleichermaßen gültig. Deshalb wurde in den Zeichnungen auf die Angabe einer Laufrichtung für die Bahn verzichtet. Aus gleichen Überlegungen sind auch die Nummerierungen 1 und 2 bei den Umlenkwalzen nicht etwaigen spezifischen Funktionen oder Positionen der Umlenkwalzen zugeordnet und sie wurden willkürlich festgelegt.
2. Die Nummerierung der Einzelkomponenten eines Mäandermoduls basiert auf deren Zugehörigkeit zu einer sogenannten Behandlungsstrecke: Bei einem Mäandermodul der hier beschriebenen Art sind nur die freien Bahnstrecken zwischen einer Umlenkwalze und der dem gleichen Modul zugeordneten Umlenkvorrichtung für eine Behandlung der Bahn zugänglich. Die Gesamtheit aller Komponenten, die an einem solchen Bahnabschnitt angeordnet sind, bilden deshalb eine Behandlungsstrecke und ein Mäandermodul der hier beschriebenen Art besteht deshalb aus zwei solcher Strecken, die gleich aber auch unterschiedlich aussehen können. Die vier Typen von Behandlungsstrecken, die in dieser Anmeldung als Ausführungsbeispiele dargestellt sind, sind mit den Zahlen 20, 30, 40, 50 gekennzeichnet. Die Einzelkomponenten dieser Behandlungsstrecken sind ebenfalls mit zweistelligen Zahlen versehen, deren Zehnerstelle mit der der zugehörigen Strecke übereinstimmt. Die Einerstelle der Zahl richtet sich nach der spezifischen Funktion der jeweiligen Einzelkomponente. Die in 2–7 dargestellten Mäander-Konfigurationen sind aus der Anwendung von erfindungsmäßigen Ideen auf einen in 1 dargestellten Mäandermodul hervorgegangen. In 2–7 wurden deshalb die Nummern von 1 übernommen, sofern die Komponenten in den verschiedenen Konfigurationen gleiche Funktionen erfüllen.
3. Bei allen Darstellungen werden mit 12 und 11 die berührungsempfindliche Bahnoberfläche bzw. die unempfindliche Rückseite der Bahn 10 gekennzeichnet.

Die konkrete Aufgabenstellung und die erfindungsmäßigen Ideen zu deren Lösung lassen sich am besten anhand eines Mäanders mit flachen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Behandlungsstrecken erläutern. Ein einzelner Modul I eines solchen Mäanders bestehend aus den Behandlungsstrecken 20 und 30 der Länge l₀ ist in 1 schematisch dargestellt. Mäander dieses Typs werden bevorzugt verwendet, wenn die horizontale Dimension des Installationsraumes nicht sehr stark begrenzt ist. Durch Zusammenfügen von einer kleineren Anzahl von längeren, übereinander angeordneten Modulen dieser Art lässt sich dann mit relativ geringem technischen Aufwand ein Mäander mit einer großen Gesamtlänge der Behandlungsvorrichtung aufbauen. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich besonders dann, wenn eine einzelne horizontale Behandlungsstrecke konventioneller Art durch eine mäanderförmige Vorrichtung mit mehrfach vergrößerter Gesamtlänge zu ersetzen ist. In 1A sind die Achsen 26, 36 der Führungsrollen 22 bzw. 32 der Behandlungsstrecken 20 bzw. 30 auf zwei Horizontalebenen 23 bzw. 33 angeordnet. Die Umlenkung der auf ihrer Oberfläche 12 berührungsempfindlichen Bahn 10 erfolgt im Mäandermodul I mit Hilfe einer berührungslosen Umlenk-Vorrichtung UV(I) und. den Umlenkwalzen W1(I) und W2(I). Um UV(I) wird die Bahn mit einem Radius R umgelenkt. Stellvertretend für alle denkbaren technischen Möglichkeiten der Unterdruck-Erzeugung auf der Bahnseite 11, die eingangs in Verbindung mit einigen Patentschriften zum Teil bereits erwähnt wurden, sind hier symbolisch zwei Unterdruckkästen 21 und 31 schematisch dargestellt, in denen auch die Führungsrollen 22 bzw. 32 der beiden Behandlungsstrecken 20 und 30 gelagert sind. Über die Anschlüsse 25 bzw. 35 sind die Kästen 21, 31 mit einer Unterdruckquelle z.B. einem Gebläse verbunden, das hier jedoch nicht dargestellt wurde. Wenn bei bestimmten Konfigurationen eine Unterdruck-Versorgung des Systems über diese oder andere funktionsgleiche Anschlüsse erfolgt, wird in der betreffenden Zeichnung mit einem Pfeil U in dem betreffenden Stutzen jeweils darauf hingewiesen. Bei 1A erfolgt jedoch keine Unterdruck-Versorgung, so dass auch keine Differenz-Druckkräfte auf die Bahn 10 wirken. Bei der nachfolgenden Diskussion werden Zustände und Phasen, bei denen keine Unterdruck-Versorgung des Systems erfolgt, kurz Wartezustände bzw. Wartephasen genannt. Die Richtung der Erdbeschleunigung g, die bei den Diskussionen ebenfalls eine sehr wichtige Rolle spielt, ist in den Darstellungen immer entgegen der y-Achse des x-y Koordinatensystems gerichtet. Als eine charakteristische vertikale Abmessung des Moduls I ist hier die Höhendifferenz H(I) der Achsen der beiden Umlenkwalzen eingezeichnet. Diese Abmessung wird in den nachfolgenden Diskussionen als ein Maß für die Bauhöhe eines Moduls betrachtet und auf etwaige Änderungen dieser Größe bei unterschiedlichen Modultypen wird ausdrücklich hingewiesen.
In 1A also in einer Phase ohne Unterdruck-Versorgung, legt sich der untere Bahnabschnitt 34 entlang der Behandlungsstrecke 30 aufgrund des Eigengewichts auf die Führungsrollen 32 nieder. Der obere Bahnabschnitt 24 entlang der Behandlungsstrecke 20 hängt jedoch trotz der Wirkung der Bahnspannung S etwas nach unten durch. Aufgrund der gekrümmten Form entfernt sie sich dabei in einem lokal unterschiedlichem Maß h(x) von den Rollen 22, die mit ihren Achsen 26 in einer Ebene 23 angeordnet sind. Der Durchhang h(x) des Bahnabschnitts 24 nimmt mit der Länge l₀ und dem Flächengewicht der Materialbahn zu und nimmt mit der Bahnspannung S ab. In den Darstellungen lassen sich die verschiedenen Bahnabschnitte als stetige Kurven darstellen, weil sie keine Abhängigkeit in Richtung der Bahnbreite aufweisen. Ihre Projektionen auf die vertikale x-y Ebene also die Zeichenebene werden in der nachfolgenden Diskussion kurz als deren Konturen bezeichnet. Um gewisse Zusammenhänge zeichnerisch besser veranschaulichen zu können, wurden in 1A und in den nachfolgenden Zeichnungen, die h(x) Kurven von durchhängenden Bahnabschnitten etwas übertrieben dargestellt. Mit S wird jeweils die Bahnspannung in einer Wartephase bezeichnet. Sie kann je nach Produkt unterschiedlich hoch eingestellt werden um eine für die jeweilige Anwendung günstige Durchhangsform bzw. Position des Bahnabschnitts 24 in dieser Phase zu erreichen. In der Regel weicht S von der Bahnspannung S_B in einer Betriebsphase ab, die für einen Zustand der Umschlingung der Führungsrollen durch die Bahn 10 gilt, weil S_B normalerweise nach ganz anderen Überlegungen optimiert und festgelegt wird.
In 1B ist der Zustand der Bahnschleife I unter normalen Betriebsbedingungen dargestellt. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Kästen 21 und 31 ein Druck p_u niedriger als der Umgebungsdruck p_∞ herrscht und die Bahnabschnitte 24 und 34 entlang der Behandlungsstrecken 20 bzw. 30 durch die Wirkung des Differenzdrucks p_∞ – p_u in einer stabilen Lage in Kontakt mit den Führungsrollen 22 bzw. 32 gehalten werden. Bei der nachfolgenden Diskussion wird ein solcher Zustand bzw. eine solche Phase kurz Betriebszustand bzw. Betriebsphase genannt. Das Überführen des in 1A gezeigten durchhängenden Bahnabschnitts 24 im Wartezustand in die in 1B dargestellte Position im Betriebszustand würde in den meisten Situationen einen Eingriff seitens des Bedienpersonals oder den Einsatz von zusätzlichen Vorrichtungen erfordern. Dies ist darin begründet, dass die Anlagen-Komponenten, die zum Aufbau des Drucks p_u auf der Rückseite 11 der Bahn 10 eingesetzt werden, wie z.B. hier der Unterdruckkästen 21 im Zusammenwirken mit der nicht dargestellten Unterdruck-Quelle, gewöhnlich für den normalen Betriebszustand konzipiert und ausgelegt werden. Bei einer unzulässig großen Entfernung der Bahn von dieser Position, wie es in 1A für den durchhängenden Bahnabschnitt 24 dargestellt ist, sind sie nicht mehr imstande an der Bahnoberfläche 11 einen so niedrigen Druck p_u zu erzeugen, wie dies für ein selbsttätiges Ansaugen der Bahn 10 an die Führungsrollen 22 erforderlich wäre. Obwohl der Durchhang h(x) der Bahn 10 mit der Bahnspannung S abnimmt, ist dieser Parameter allein meist nicht imstande den Durchhang h(x) in einem dafür ausreichendem Maß zu reduzieren. Dies ist besonders bei einer größeren Länge l₀ der Behandlungsstrecke 20 der Fall.
Entsprechend der erfindungsmäßigen Idee werden die oberen Führungsrollen 22 individuell unterschiedlich nach unten verschoben, wie es in 2A dargestellt ist. Hierbei sind V die Verschiebungsvektoren der einzelnen Rollen. Sie werden so gewählt, dass die folgenden zwei Bedingungen erfüllt werden:

1. Die Führungsrollen 22 und die Umlenkwalze W1 tangieren eine tiefer als sie liegende Fläche F. Diese Fläche ist die von unten betrachtet konvex gekrümmt und wird auf dieser Seite auch durch einen Zylinder mit einem Radius R tangiert, der die räumliche Position der über der Umlenk-Vorrichtung schwebenden Bahn darstellen soll. Eine etwas präzisere Beschreibung der gekrümmten Fläche F lässt sich anhand einer näheren mathematischen Charakterisierung der Kurve y(x) geben, die aus der Projektion von F auf die vertikale x-y Ebene also die Zeichenebene hervorgeht: Die Steigung dy/dx der y(x) Funktion nimmt entlang der gesamten Länge l₀ der Behandlungsstrecke 20 stetig zu, bzw. die zweite Ableitung d²y/dx² dieser Funktion ist überall positiv.
2. Zur Formulierung dieser zweiten Bedingung wird von einem in 2B ersichtlichen Spitzwinkel ω, ausgegangen, den die Ebenen T_n–1, n und T_n,
n+1 einschließen. Gemäss einer seriellen Nummerierung der Führungsrollen 22 mit einem Laufindex n sind T_n–1, n und T_n,
n+1 jeweils die unterhalb der Rollen liegenden gemeinsamen Tangenteebenen der Rollen n – 1 und n bzw. n und n + 1. In einem idealisierten Fall einer massenlosen also nicht durchhängenden Bahn ist der Winkel ω einer Rolle n zugleich der Umschlingungswinkel dieser Rolle in einem Zustand ohne Unterdruck Anwendung. Nach der erfindungsmäßigen Idee sind die Führungsrollen 22 so zu positionieren, dass der arithmetische Mittelwert der ω-Winkel kleiner als 2,5° ist.

Nach der erfindungsmäßigen Idee brauchen die obigen zwei Bedingungen allerdings nicht für alle Führungsrollen eines Behandlungsabschnitts zu gelten und die beschriebene Form der Fläche F und der arithmetische Mittelwert der ω – Winkel braucht dann nur für einen Teil der Rollen gültig zu sein. So können eine oder mehrere Führungsrollen 22 so weit zurückversetzt angeordnet sein, so dass sie oberhalb der Fläche F placiert sind aber sie nicht tangieren. Die zwei Bedingungen gelten dann nur für solche Führungsrollen, die bei einem theoretischen Fall des Umspannens der Rollen durch eine massenlose also nicht durchhängende Bahn durch diese Bahn umschlungen oder berührt würden. In einer solchen Situation werden mit dem Laufindex n nur diese betroffenen Rollen nummeriert und auch die Tangenteebenen T und der arithmetische Mittelwert der ω -Winkel beziehen sich ausschließlich auf solche Rollen. Wenn sich in der Art zurückversetzt angeordnete Rollen in der Wartephase jedoch in einem geringen Abstand zur Bahnoberfläche befinden, können sie bei Wiederaufnahme der Unterdruck-Versorgung trotzdem durch die Bahn umschlungen und am Prozess beteiligt werden. So bleibt die Funktionstüchtigkeit der Behandlungsstrecke voll erhalten, obwohl einige der Rollen nicht der ersten Bedingung genügen. In 2B ist eine Rolle Q dargestellt, die der ersten Bedingung nicht genügt, weil die Fläche F an dieser Stelle eine von unten betrachtet konkave Form einnehmen müsste um auch von der Rolle Q tangiert zu werden. Die Rolle Q wird deshalb bei der Nummerierung der Rollen und bei der Bildung der Tangenteebenen T bzw. der Mittelwertbildung von ω nicht berücksichtigt.
Als eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee ist bei dem in 3 dargestellten Modul J die y(x) Funktion unter Beachtung der obigen zwei Bedingungen so gewählt worden, dass bei der Höhe der eingestellten Bahnspannung S auch in einer Wartephase alle den obigen Bedingungen genügenden Führungsrollen 22 durch den Bahnabschnitt 24 geringfügig umschlungen werden. Es können aber auch einige Rollen wie die Rolle Q von 2B dabei sein, die etwas zu hoch angeordnet sind und deshalb, nicht von der Bahn umschlungen bzw. berührt werden. Die Verschiebevektoren V der Rollen, die zur Erreichung eines solchen Zustandes erforderlich sind, sind dabei umso länger je stärker gekrümmt die in 1 dargestellte Durchhangsfunktion h(x) bei dieser Bahnspannung S ist. Da bei einer solchen Ausführung auch in den Wartephasen eine gewisse Rollenumschlingung durch die Bahn erhalten bleibt und die Form des Unterdruckkastens 21 der erfindungsmäßigen Positionierung der Führungsrollen angepasst ist, wird hier sichergestellt, dass im Gegensatz zu 1 auch der obere Bahnabschnitt 24 sich in den Wartephasen nicht von dem Unterdruckkasten 21 entfernen kann. Im Hinblick auf das Ansaugverhalten der Bahn unterscheiden sich die Behandlungsstrecken 20 und 30 also nicht mehr wesentlich voneinander.
3B zeigt den Modul J im Betriebszustand. Durch die Verschiebung der Rollen 22 nach unten verengt sich der Korridor 13 zwischen den Behandlungsstrecken 20 und 30 gegenüber Modul I. Aus diesem Grund wird bei der Festlegung der Positionen der Rollen 22 beim Modul J von einer möglicht flachen Form der Durchhangsfunktion h(x) ausgegangen, die sich bei allen in der jeweiligen Vorrichtung zu behandelnden Materialbahnen bei Anwendung von möglichst hohen und dennoch von den Produkten tolerierbaren Bahnspannungen S einstellen lässt.
Die Verengung des Korridors 13 hat eine schlechtere Zugänglichkeit der Anlagenkomponenten in diesem Bereich zur Folge. Auch die Möglichkeit der Installation von einigen eventuell für den Behandlungsprozess benötigten Anlagenkomponenten wie Luftdüsen, Heizstrahlern, Messgeräten usw. in diesem Bereich wird dadurch beeinträchtigt. Aus gleichen Überlegungen wird auch der maximale Wert der Länge l₀ eines Mäanders nach dem Vorbild von Modul J maßgeblich durch den Durchmesser der Umlenkvorrichtung UV(J) bestimmt, weil dies eine praktische obere Grenze für die Querabmessung QA der Behandlungsstrecke 20 darstellt. Mit der Querabmessung QA wird dabei die durch die Verschiebung V der Rollen 22 verursachte Zunahme der Abmessung einer erfindungsmäßigen Behandlungsstrecke 20 quer zu ihrer Hauptorientierungsrichtung, also in der Richtung y in diesem Fall, bezeichnet, wie es in 3 gezeigt ist.
Das Problem der Verengung des Korridors 13 wird durch eine weitere in 4 dargestellte vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee gelöst. Sie wird dadurch erhalten, dass W2(K) um einen Betrag Δy_W2 höher angeordnet wird als W2(J,). Die Positionen der Führungsrollen 22 werden entsprechend dieser Position von W2(K) und unter Beachtung der obigen Vorschrift bezüglich des ω Mittelwertes neu festgelegt. Dadurch kann eine von der Größe von Δy_W2 abhängige Erweiterung des Korridors 13 bei der Schleife K erreicht werden aber auch die Höhe H(K) des Moduls K steigt entsprechend an. In 4 wurde Δy_W2 gerade so groß gewählt, dass der Bahnabschnitt 24 horizontal in die Umlenk-Vorrichtung UV(K) einläuft und hier eine 180° Umlenkung der Bahn stattfindet. Bei hiervon abweichenden Δy_W2 Einstellungen ergeben sich hier andere Umlenkwinkel und dies muss bei der Umlenk-Vorrichtung UV(K) entsprechend berücksichtigt werden. Als Vergleich ist auch die relative Position von W2(J) in 4 gestrichelt wiedergegeben.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee, dargestellt in 5, werden die Verschiebevektoren V so gewählt, dass die Kontur der Fläche F die Form einer Kettenlinie KL₁ hat. Eine Kette zeichnet sich dadurch aus, dass sie keine Biegesteifigkeit besitzt und deshalb nur Zugkräfte übertragen kann. Eine Kettenlinie ist eine mathematisch genau definierte Form, die eine an ihren zwei Enden getragene Kette unter dem Einfluss des Eigengewichts einnimmt.
Eine Kettenlinie lässt sich mathematisch nur dann in einer expliziten Form darstellen, wenn der Ursprung des x-y Koordinatensystems an die Stelle des maximalen Durchhangs der Kette gelegt und die Zugkraft Z an dieser Stelle zur mathematischen Darstellung der Kettenlinie herangezogen wird. Die Gleichung der Kettenlinie lautet: y(x) = Z/GL·(cosh((GLx/Z) – 1))wobei
Z: Zugkraft an der Stelle des maximalen Durchhangs
G_L: das Längengewicht der Kette
x und y: die Achsen eines Koordinatensystems sind, dessen Ursprung sich an der Position des maximalen Durchhangs der Kette befindet.
Je nach Größe des Parameters Z/G_L wird also für die Kettenlinie eine Kurvenschar erhalten. Je größer das Verhältnis Z/G_L ist, desto flacher verläuft dabei die Kettenlinie. Bahnmaterialien dagegen besitzen eine endliche Biegesteifigkeit und unterscheiden sich in diesem Punkt deutlich von einer Kette. Überraschenderweise erweist sich jedoch die oben beschriebene Art der Positionierung der Führungsrollen entlang einer Kettenlinie als besonders vorteilhaft. Versuche haben nämlich ergeben, dass auch viele Bahnmaterialien, die in einem Behandlungsprozess der eingangs beschriebenen Art häufig Verwendung finden, unter Voraussetzungen wie bei einer durchhängenden Kette, jeweils die Form einer gekrümmten Fläche annehmen, deren Kontur in guter Annäherung mit einer Kettenlinie dargestellt werden kann. Entsprechend dem Wert eines Parameters S₀/G_A wird deshalb für die Durchhangsfunktion h(x) von unterschiedlichen Bahnmaterialien eine Kurvenschar erhalten, wobei So die Bahnspannung an der Position des maximalen Durchhangs h_max der Bahn und G_A das Flächengewicht des Bahnmaterials bedeuten. Wenn das Verhältnis S₀/G_A gerade so groß gewählt wird, wie das Verhältnis Z/G_L bei der Kettenlinie KT₁, wird also unabhängig vom jeweiligen Flächengewicht des Bahnmaterials eine formgleiche Kettenlinie KL₂ als Kontur des Bahnabschnitts 24 erhalten. Wenn KL₁ und KL₂ mit einem vertikalen Versatz Δy_KL1–2 angeordnet werden, entsteht somit ein gleichmäßiger vertikaler Abstand zwischen den Führungsrollen und dem unter dem Einfluss des Eigengewichts durchhängenden Bahnabschnitt 24 in den Wartephasen und diese Konstellation wurde in 5 dargestellt. Wenn allerdings Δy_KL1–2 = 0 gewählt wird, überlappen sich die Kettenlinien KL₁ und KL₂, so dass auch in den Wartephasen eine linienförmige Berührung zwischen dem Bahnabschnitt 24 und den Rollen 22 erhalten bleibt. Welcher Einstellung von Δy_KL1–2 der Vorzug zu geben ist, hängt von der konkreten Anwendung ab. Während die Aufrechterhaltung eines Kontaktes der Bahn mit den Führungsrollen in den Wartephasen sich positiv auf die Stabilisierung der seitlichen Bahnlage in der Anlage auswirkt, kann es in einigen Anwendungen sinnvoll sein in solchen Phasen diesen Kontakt zu unterbrechen, wie dies später anhand von 8, 9 noch diskutiert wird. Wenn für Δy_KL1–2 Null oder ein kleiner Wert eingestellt wird, stellt das selbsttätige Ansaugen der Bahn beim Übergang vom Wartezustand in den Betriebszustand kein Problem mehr dar. Die Höhe H(L) des Moduls ist unverändert gegenüber den Modulen I und J.
Zwei weitere vorteilhafte Formen der Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee sind in 6 und 7 schematisch dargestellt. Auch bei diesen Modulen M und N sind die Führungsrollen 22 jeweils entlang einer Kettenlinie KL₁ angeordnet. Da die oberen Umlenkwalzen W2(M) bzw. W2(N) jeweils um einen Betrag von Δy_W2 höher positioniert sind als beim Modul L, ergibt sich daraus eine Erweiterung des Korridors 13 in beiden Fällen. Aufgrund der Vertikalverschiebung von W2(M) bzw. W2(N) ergibt sich allerdings eine modifizierte Form der Kettenlinien KL₁ gegenüber Modul L. Bei Modul M ist die Höhe H(M) genau um den Betrag Δy_W2 größer als beim Modul L. Bei dem Modul N, ist als eine weitere Maßnahme auch die untere Umlenkwelle W1(N) um einen Betrag Δy_W1 nach unten verlagert, so dass die erzielte Erweiterung des Korridors 13 noch stärker ausfällt als beim Modul M aber auch die Modulhöhe H(N) ist um die Summe Δy_W1 + Δy_W2 größer als beim Modul L. Der Umlenkwinkel an UV(N) ist kleiner als 180° und der vertikale Versatz Δy_KL1–2 ist auf Null eingestellt. In 6 und 7 sind als Vergleich die Positionen der Walzen W1(L) bzw. W2(L) gestrichelt wiedergegeben.
Da in einem Wartezustand bei den Modulen L, M, N im Gegensatz zu den Modulen J und K eine Umschlingung der Führungsrollen 22 durch die Bahn nicht benötigt wird, lassen sich die Anzahl bzw. die Abstände der Führungsrollen 22 ähnlich wie bei einer geradlinigen Bahnstrecke ganz nach produkt- oder prozessspezifischen Bedürfnissen festlegen. Welcher Wert des Verhältnisses S₀/G_F bei der Ermittlung der gemeinsamen Form von KT₁ bzw. KT₂ zugrungegelegt wird, hängt dabei von der Produkt- bzw. Prozesspalette ab, die von einer gemeinsamen Vorrichtung handhabbar sein soll. Eine stark gekrümmte Kettenlinienform, die bei der Wahl eines kleinen S₀/G_F Wertes erhalten wird, gestattet die Anwendung von niedrigeren Bahnspannungen S in der Wartephase. Dies ist als ein Vorteil besonders in Verbindung mit Bahnmaterialien mit größeren Flächengewichten G_F zu bewerten, führt aber bei einem Modul L zu einer unnötigen Verengung des Korridors 13 zwischen den oberen und unteren Bahnabschnitten 23 und 24 und/oder zu einer daraus resultierenden Begrenzung der Länge l₀, weil der maximale Durchhang h_max mit dieser Länge zunimmt. Bei den Modulen M und N dagegen ist eine entsprechende Zunahme der Modulhöhen H(M) bzw. H(N) die zwangsläufige Folge einer stark gekrümmten Kettenlinie. Eine möglichst flache Kettenlinienform ist auch deshalb anzustreben, weil die Annäherung einer durchhängenden Materialbahn durch eine Kette umso zutreffender ist, je kleiner die dabei auftretende Maximalkrümmung der Bahn und die daraus resultierenden Biegemomente in der Bahn sind. Eine untere Grenze für die Krümmung der Kettenlinie ist dann gegeben, wenn als Konsequenz dieser niedrigen Krümmung die Bahnspannung S so hoch eingestellt werden muss, dass dies zu einer unzulässig hohen mechanischen Belastung von Produkten oder beim Einsatz von Bahnmaterialien mit großen Flächengewichten G_F eventuell zu mechanischen Problemen mit der Anlage führt.
Die Durchhangskurve h(x) der Bahn ist die Gleichgewichtsform, die die Bahn unter der Wirkung des Eigengewichts und der Bahnspannung annimmt. Ebenso wichtig für die praktische Anwendung sind jedoch auch die Zwischenzustände, die der herabfallende Bahnabschnitt 24 vom Zeitpunkt der Loslösung von den Führungsrollen 22 bis zum Erreichen der endgültigen Gleichgewichtsform h(x) durchläuft. Dabei kann er zeitweise wesentlich tiefere Positionen erreichen als durch die h(x) Kurve gegeben.
Wie weit der Bahnabschnitt 24 bis zum Erreichen des Endzustands temporär nach unten fällt und welche Zwischenzustände dabei durchlaufen werden, hängt dabei von folgenden zwei Faktoren ab:

1. die zusätzliche Bahnlänge Δ1, die aufgrund der Umschlingung der Führungsrollen in einer Behandlungsstrecke gespeichert ist,
2. die dynamische Fähigkeit des Systems der Bahnspannungs-Regelung der Schleife in dieser Übergangsphase diese Extra-Bahnlänge zu entziehen.

Die tatsächliche in einer Betriebsphase in einer Behandlungsstrecke enthaltene Bahnlänge ist immer um eine Differenzlänge Δ1 größer als die Bahnlänge, die sich aus der Durchhangskurve h(x) der Bahn in einer Wartephase ergibt. Die Anzahl der umschlungenen Führungsrollen, deren Durchmesser und Umschlingungswinkel bestimmen die zusätzliche Bahnlänge, die durch die Umschlingung der Führungsrollen verursacht wird. Eine weitere Zusatzlänge der Bahn entsteht durch die gekrümmte Form der Bahnabschnitte zwischen den Führungsrollen und diese Form hängt vom jeweiligen Verlauf der Unterdruck-Beaufschlagung auf der Rückseite 11 der Bahn 10 ab. Wenn die Rollenumschlingung nicht mehr besteht, muss diese Zusatzlänge Δ1 des Bahnmaterials unverzüglich durch die Bahnspannungs-Regelung dem System entzogen werden, wenn ein Zusammenbrechen der Bahnspannung in einer solchen Übergangsphase vermieden werden soll. In Situationen, wenn es durch einen großen vorübergehenden Durchhang sogar zu einer unerwünschten Berührung dieses Bahnabschnitts mit in diesem Bereich installierten Anlagenkomponenten kommen kann, muss dies sogar noch während des Herabfallens des Bahnabschnitts 24 geschehen. Somit hängt das dynamische Verhalten der Bahn in dieser Übergangsphase in einer komplizierten Weise von mehreren Produkt-, Prozess- und Anlagenparametern ab. In Situationen, bei denen ein starkes temporäres Durchhängen der Bahn aus vorher genannten Gründen problematisch ist, wird durch eine Kombination von folgenden zusätzlichen Maßnahmen, das dynamische Bahnverhalten in der Übergangsphase verbessert:

1. Die Regelung der Bahnspannung erfolgt mit einem Mechanismus mit erhöhten dynamischen Fähigkeiten. Dies gestattet die Phase des Nachlassens der Bahnspannung im Falle einer Loslösung von den Führungsrollen kurz zu halten. Die überschüssige Bahnlänge Δ1 wird dadurch schnell dem System entzogen und kann nicht zu einem starken Durchhängen des Bahnabschnitts 24 führen.
2. Die Umlenkwalzen W1 und W2 werden mit eigenen Antrieben ausgestattet und zum Zweck der Regelung der Bahnspannung in der jeweiligen Bahnschleife eingesetzt. Dies erweitert die oben erwähnten dynamischen Fähigkeiten des Systems wesentlich.
3. Die Umlenkwalzen W1 und W2 werden als Saugwalzen konzipiert. Dadurch wird die Bahn nach Ablösung von den Führungsrollen 22 an diesen Walzen fixiert und ein seitliches Verrutschen des nicht mehr durch die Führungsrollen abgestützten Bahnabschnitts 24 verhindert. Darüber hinaus leistet diese Maßnahme einen Beitrag zur Erhöhung der Dynamik der Bahnspannungsregelung, weil durch eine Saugwalze größere Kräfte auf die Bahn übertragen werden können.
4. Durch eine Änderung der Schwebehöhe der Bahn über der Umlenk-Vorrichtung UV wird der Umlenkradius R der Bahn verändert. Dadurch wird eine wenn auch stark limitierte Wirkung der Bahnspeicherung durch UV erreicht. Durch eine Erhöhung von R kann die Extra-Bahnlänge Δ1 zum Teil in UV absorbiert werden, so dass es nicht zu einem starken Durchhängen des Bahnabschnitts 24 kommt. Bei dieser Maßnahme ist die Bahn 10 die einzige bewegte Komponente. Aufgrund ihrer niedrigen Massenträgheit kann eine Änderung der Schwebehöhe schnell verwirklicht werden, was eine dynamische Pufferwirkung mit Hilfe von UV erzielen lässt.

Als eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee zeigt 8 schematisch einen Mäandermodul P bestehend aus zwei Behandlungsstrecken, 40 und 50 die bezüglich einer durch die Mitte der Umlenk-Vorrichtung UV(P) verlaufenden Vertikalebene E symmetrisch angeordnet sind. Der Umlenkradius der Bahn um UV(P) beträgt R und die Umlenkwalzen W1(P) und W2(P) haben den Radius r. Der Abstand D der Achsen der Umlenkwalzen W1(P) und W2(P) von der Vertikalebene E ist größer als die Summe r + R. Aus dieser Anordnung resultiert eine gegenüber der Vertikalebene E geneigte Ausrichtung der Bahnabschnitte 44, 54. Aufgrund dieser geneigten Anordnung der beiden Behandlungsstrecken 40 und 50 befinden sich die Bahnabschnitte 44 und 54 beide in einer geringfügig tieferen Position als die diesen Strecken zugeordneten Reihen der Führungsrollen 42 bzw. 52. Beim Fehlen von Differenz-Druckkräften hängen sie deshalb beide etwas nach unten durch und entfernen sich dabei von den ihnen zugeordneten Führungsrollen 42 bzw. 52. Für beide Behandlungsstrecken (40, 50) des Moduls P sind also die Voraussetzungen für eine erfindungsmäßige Positionierung der Führungsrollen 42 und 52 gegeben.
In einer besonders vorteilhaften Variante dieser Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Idee werden die Führungsrollen 42 und 52 so angeordnet, dass die Kontur der Fläche F eine Kettenlinie KL₁ darstellt. Diese Zusatzoption ist ebenfalls in der Darstellung in 8 berücksichtigt worden. Auch die Konturen der Bahnabschnitte 44 und 54 stellen sich aufgrund ihrer schwachen Krümmungen annähernd als Kettenlinien KL₂ dar. Wenn darüber hinaus KL₁ in einem horizontalen Abstand Δx_KL1–2 von den Kettenlinien KL₂ angeordnet wird, entsteht dadurch die Möglichkeit die gesamte Bahnlänge, die in den Behandlungsstrecken eines aus solchen Modulen zusammengesetzten Mäanders enthalten ist, in Warteperioden in einem Abstand von den Führungsrollen zu halten. Das Überführen der Bahn in die in 8B dargestellte normale Betriebsposition gelingt mit Hilfe des Ausbaus des Differenzdrucks p_∞ – p_u allein und erfordert keine Zusatzmaßnahmen. Dies schafft zusätzliche Möglichkeiten der Prozess-Steuerung. So könnte z.B. beim des Anhalten des Bahnlaufs im Falle einer Betriebsunterbrechung eine unerwünschte Berührung der Produktbahn 10 mit den Führungsrollen 42, 52 vermieden werden. Eine solche Vorgehensweise kann z.B. sinnvoll sein, wenn in einem solchen Fall eine örtliche Schädigung des Produktes bei einem Weiterbestehen der Berührung mit den Rollen zu befürchten ist, wie dies bei Benutzung von temperierten Führungsrollen der Fall sein kann. Auch bei nicht temperierten Führungsrollen kann eine solche Trennung u.U. sinnvoll sein um z.B. einen Rollenabdruck im Gussbild eines frisch beschichteten Produktes zu vermeiden.
Für die oben beschriebene Betriebsweise des Moduls P brauchen die beiden Behandlungsstrecken 40 und 50 jedoch nicht symmetrisch zu sein. Sie können auch individuell unterschiedlich gestaltet werden, wenn anwendungsspezifische Gesichtspunkte dafür sprechen. So können unterschiedlich stark gekrümmte Durchhangsformen der Bahnstrecken 44 und 54 und dementsprechend individuell angepasste Kettenlinien KL₁ an beiden Behandlungsstrecken eines Moduls miteinander kombiniert werden.
Aus einem Mäander bestehend aus einer seriellen Anordnung von mehreren P Modulen zeigt 9 zwei benachbarte Module P und P + 1. Eine oder beide der Umlenkwalzen W2(P) und W1(P + 1) zwischen diesen Modulen können dabei mit eigenen hier nicht dargestellten Antrieben ausgestattet werden. Dadurch lassen sich die Bahnspannungen in den Modulen P und P + 1 individuell einstellen. In einem solchen Fall muss die Differenz zwischen den Bahnkräften dieser Schleifen durch die mit dem Antrieb ausgestattete Walze(n) W1(P) und/oder W2(P) aufgenommen werden. Im Falle von stark unterschiedlichen Bahnspannungsniveaus in den Bahnschleifen P und P + 1 kann dies die Benutzung von Saugwalzen notwendig machen. In dem hier gezeigten Beispiel ist im Modul P eine niedrigere Betriebsspannung S_B(P) eingestellt als die Spannung S_B(P + 1) im Modul P + 1. Bei sonst gleichen Voraussetzungen in beiden Modulen resultiert daraus ein größerer Umschlingungswinkel β(P) der Führungsrollen im Modul P als der entsprechende Winkel β(P + 1) im Modul P + 1. Über diese Möglichkeit der individuellen Veränderung der Rollenumschlingung in den unterschiedlichen Modulen eines solchen Mäanders lässt sich z.B. der Mechanismus einer Kontakt-Wärmeübertragung zwischen der Bahn 10 und den Führungsrollen jedes Moduls schnell und individuell steuern, wenn diese zum Zweck einer Kontakt-Wärmeübertragung temperiert werden. Eine ähnlich effiziente Beeinflussung des Wärmeübergangs über die Veränderung der Temperatur solcher Führungsrollen würde wesentlich größeren technischen Aufwand erfordern. Auch die dynamischen Eigenschaften eines solchen Systems würden sehr stark unter der großen Wärmeträgheit dieser Rollen leiden. In gleicher Weise lassen sich auch andere Mechanismen der Bahnbehandlung, wie z.B. der Glättungseffekt bei einer gecurlten Bahn durch diese Möglichkeit der individuellen Einstellung der Rollenumschlingung besser den spezifischen Bedürfnissen der Produkte und/oder Prozesse anpassen.
Unabhängig von der angewandten Methode der Unterdruck-Erzeugung auf der Rückseite der Bahn, ist die erfindungsmäßige Idee bei jeder beliebigen Konfiguration anwendbar, bei der die Bahn durch eine mäanderförmige Behandlungsvorrichtung geführt und dabei mit Hilfe eines Unterdrucks auf der Rückseite gegen mehrere die Bahn führende Rollen gepresst wird. Dabei können auch verschiedene Technologien zur Bahnbehandlung zur Anwendung kommen, die zusätzlich Luftdüsen, Wärmestrahler oder sonstige Anlagenkomponenten auf einer oder auf beiden Seiten der Bahn einsetzen. Dabei können optional auch die Führungsrollen alle oder teilweise temperiert und dadurch zusätzlich zum Zweck des Wärmetransfers von bzw. zur Bahn eingesetzt werden. Da diese Behandlungsarten je nach Anwendung sehr unterschiedlich sein können, wurden sie hier nicht in die Betrachtung einbezogen. Außerdem bezieht sich die erfindungsmäßige Idee nicht auf den Einsatz von einigen speziellen Technologien für Bahnbehandlung oder dafür benötigten Anlagenkomponenten sondern ausschließlich auf eine vorteilhafte Art der Bahnführung im Mäander, die natürlich auch den Vorteil hat günstige Voraussetzungen für den Einsatz von solchen Technologien sicherzustellen. Alle beschriebenen Maßnahmen zur Erweiterung des Korridors 13 zwischen den zwei Behandlungsstrecken eines Mäanders sind zumindest teilweise vor diesem Hintergrund zu sehen.
Die Vorstellung eines Mäandermoduls bestehend aus einer berührungslosen Umlenk-Vorrichtung und zwei Umlenkwalzen, ist ebenfalls nicht zwingend für die Erfindung. Den Beschreibungen wurde jedoch diese Vorstellungsweise zugrunde gelegt, weil sie hilft die Module als einfache, eigenständige (stand – alone) und miteinander vergleichbare Einheiten mit gleicher Bahnorientierung an den Ein- und Austrittspositionen der Module darzustellen. So könnte beispielsweise die 180° Bahnumlenkung an einer Umlenkvorrichtung auch durch eine serielle Anordnung von zwei 90° Vorrichtungen realisiert werden, wodurch auch der Korridor 13 in 3–7 beliebig erweitert werden könnte. Ähnliche Überlegungen gelten auch für die beiden Umlenkwalzen. Die Verwendung von zwei Umlenkwalzen bei jedem Modul gibt die Möglichkeit zwei Module in beliebiger Entfernung und Winkelanordnung zueinander aufzustellen. Die Anzahl und die Umschlingungsverhältnisse der Umlenkwalzen werden jedoch in der Praxis nach der Form des jeweils verwendeten Mäandertyps und entsprechend den spezifischen Bedürfnissen des jeweiligen Prozesses festgelegt. So können beispielsweise bei einer seriellen Anordnung der Module, wie in 9, die zwei Walzen zwischen benachbarten Modulen durch eine einzelne Walze mit einem entsprechend großen Umschlingungswinkel ersetzt werden, wie dies in 9 durch eine gestrichelt gezeichnete Walze W(P, P + 1) als Ersatz für W2(P) und W1(P + 1) angedeutet wurde. Als ein weiteres Beispiel lässt sich ein einfacher Mäander mit drei Behandlungsstrecken bereits durch Einsatz von einer einzigen Umlenkvorrichtung und einer einzigen Umlenkwelle aufbauen, wenn die Umlenkwinkel an diesen Umlenkelementen jeweils etwa 180° betragen. Der technische Aufwand eines solchen Mäanders ist relativ gering, und die dabei erzielte dreifache Vergrößerung der Gesamtlänge der Behandlungsstrecken gegenüber einer einfachen geradlinigen Vorrichtung konventioneller Art rechtfertigt den zusätzlichen technischen Aufwand eines solchen Mäanders in den meisten Situationen.

Claims

Eine mäanderförmige Vorrichtung zum Behandeln insbesondere zum Trocknen einer einseitig berührungsempfindlichen Materialbahn (10) – mit mindestens einer Umlenk-Vorrichtung (UV), die an einem Wendepunkt des Mäanders die Bahn (10) mit einem Krümmungsradius R der Bahn und ohne Berührung der im Wendebereich innen liegenden berührungsempfindlichen Bahnoberfläche (12) umlenkt, – mit mindestens einer Umlenkwalze (W), die an einem Wendepunkt des Mäanders die Bahn (10) durch Berührung der im Wendebereich innen liegenden unempfindlichen Rückfläche (11) mit einem Krümmungsradius r umlenkt, – mit mehreren auf der Bahnstrecke zwischen einer Umlenkwalze (W) und einer Umlenk-Vorrichtung (UV) an der Rückfläche (11) angeordneten Führungsrollen (2a, 32, 42, 52) für die Bahn (10), – mit technischen Möglichkeiten der Unterdruck-Erzeugung an der Rückfläche (11) in den Bereichen zwischen benachbarten Führungsrollen (22, 32, 42, 52), dadurch gekennzeichnet, dass – entlang mindestens einer Behandlungsstrecke (20, 40, 50) zwischen einer Umlenkwalze und einer Umlenk-Vorrichtung) die Bahn (10) tiefer angeordnet ist als die dieser Bahnstrecke zugeordneten Führungsrollen (22, 42, 52) und – mindestens ein Teil dieser Führungsrollen aus dieser Behandlungsstrecke eine tiefer als sie liegende Fläche F tangieren, die von unten betrachtet konvex gekrümmt ist und – bei einer seriellen Durchnummerierung dieses Teils der Führungsrollen: – n der Laufindex der Nummerierung – T_{n–1, n} und T_{n, n+1} die gemeinsamen tiefer als die Führungsrollen liegenden Tangenteebenen der Rollen n – 1 und n bzw. der Rollen n und n + 1 darstellen – ω_n den zwischen den Tangenteebenen T_n–1,
n und T_{n, n+1} eingeschlossen Spitzwinkel darstellt der arithmetische Mittelwert der ω Winkel dieses Teils der Führungsrollen kleiner als 2,5° ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der arithmetische Mittelwert der ω Winkel kleiner als 1° ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche F die dieser Bahnstrecke zugeordnete Umlenkwalze (W2(L)) sowie eine mit der zugehörigen Umlenkvorrichtung (UV(L)) koaxiale Zylinderschale mit Radius R tangiert und die Projektion von F auf eine vertikale und zur Laufrichtung der Materialbahn parallele x-y Ebene (die Zeichenebene) die Form einer Kettenlinie KL₁ hat.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mäander mindestens zum Teil aus Behandlungsstrecken besteht, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind (20, 30).
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei im wesentlichen horizontal ausgerichtete Behandlungsstrecken für die Bahn hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Umlenk-Vorrichtung (UV(P)) höher als die ihr benachbarten Umlenkwalzen (W1(P), W2(P)) positioniert ist und sich die Achse jeder dieser Umlenkwalzen in einem Abstand von einer durch die Zylinderachse der Umlenkvorrichtung (UV(P)) verlaufenden Vertikalebene E befindet, der größer ist als die Summe r + R aus dem Radius dieser Walze und dem Umlenkradius R der Umlenkvorrichtung. (UV(P)).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen mindestens zwei aufeinander folgenden Behandlungsstrecken nur eine Umlenkwalze (W(P, P + 1)) befindet
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen mindestens zwei aufeinander folgenden Behandlungsstrecken mindestens eine Umlenkwalze befindet, die mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen mindestens zwei aufeinander folgenden Behandlungsstrecken mindestens eine Saugwalze befindet.