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Gegenstand der Erfindung ist ein in einer zur Herstellung einer Materialbahn dienenden Maschine einzusetzender, mit Seitenführung ausgestatteter Unterdruck-Bandförderer, der zum Transportieren des Einführstreifens dient und
- - eine Rahmenkonstruktion mit wenigstens zwei Umlenkrollen,
- - ein um die Umlenkrollen geschlungenes luftdurchlässiges Endlosband, d.h. eine Bandschlaufe und
- - Führungsmittel zur Bewerkstelligung der seitlichen Führung und damit zum Halten des Einführstreifens auf dem Unterdruck-Bandförderer, dessen den Einführstreifen transportierender Abschnitt der Bandschlaufe mit Vakuum beaufschlagt ist, umfasst.
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In der
WO-Offenlegungsschrift Nr. 03018909 A1 ist ein dem in der Einleitung genannten Förderer fast entsprechender Unterdruck-Bandförderer beschrieben. Bei diesem basiert, wie bei anderen bekannten Unterdruck-Bandförderern, der Transport des Einführstreifens auf der Bandschlaufenoberfläche auf der Reibungskraft zwischen Einführstreifen und Bandschlaufe. Außerdem ist die Reibungskraft proportional zur Stärke des im Inneren der Bandschlaufe wirkenden Vakuums. In der Praxis erhöht eine Verstärkung des Vakuums die Reibungskraft, deren Richtung gleich der Laufrichtung der Bandschlaufe ist. Außerdem haben Einführstreifen und Bandschlaufe im Allgemeinen die gleiche Laufrichtung, wobei der Einführstreifen keinerlei quer gerichteter Kraft ausgesetzt ist. Dabei kann es sehr leicht zu einer Querbewegung des Einführstreifens kommen bevor die durch die Abweichung der Laufrichtung des Einführstreifens von der Laufrichtung der Bandschlaufe bewirkte korrektive Querkraft einsetzt.
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Aus der
DE 27 46 174 A1 ist eine Vorrichtung zum Überführen einer Papierbahn von einer an ihrem Auslauf mit Umlenkwalzen versehenen Behandlungsmaschine zu einer Spannrahmenkette bekannt.
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Vor allem bei langen Bandförderern benutzt man außerdem Seitenwände als Führungsmittel, um den Einführstreifen auf der Bandschlaufe zu halten. Mit anderen Worten, mit den Seitenwänden versucht man seitliche Bewegung des Einführstreifens zu verhindern. In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, dass die Hemm- und Leitwirkung der Seitenwand - selbst einer hohen Seitenwand - nicht ausreicht, eine seitliche Bewegung des Einführsteifens zu unterbinden. Außerdem bleibt zwischen Einführstreifen und Seitenwand eine Luftschicht, die ein Verwerfen des Einführstreifens und im typischen Fall ein Emporsteigen des Einführstreifens an der Seitenwand bewirkt. Der Einführstreifen ist dabei zumindest teilweise der Wirkung des Vakuums entzogen und befindet sich auch ansonsten in falscher Position relativ zur Rahmenkonstruktion. Dies kann zum Misslingen der Bahnaufführung oder zumindest zu Betriebsstörungen führen. An den Seitenwänden sammelt sich außerdem Fremdmaterial an, und sie haben auch ansonsten ungünstige Wirkung auf den Lauf des Einführstreifens ohne in der gewünschten Weise zu funktionieren. Anderseits werden auch Bandförderer ohne Seitenwände eingesetzt, wobei man zwar die oben genannten Probleme vermeidet, aber gleichzeitig der wenn auch geringen Leitwirkung der Seitenwände verlustig geht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in zur Herstellung einer Materialbahn dienenden Maschinen einzusetzenden neuartigen Unterdruck-Bandförderer bereitzustellen, bei dem die mit dem Stand der Technik verbundenen Mängel vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen Unterdruck-Bandförderers gehen aus den Patentansprüchen hervor. Bei dem erfindungsgemäßen Unterdruck-Bandförderer werden aktive Führungsmittel eingesetzt, die den Einführstreifen in Querrichtung an der gewünschten Stelle halten. Außerdem lassen sich Funktion und Leistung der Führungsmittel regulieren, so dass man für jede Position eine passende Bahnaufführungseinrichtung erhält. Der Einsatz der Führungsmittel hat nur extrem geringe Auswirkungen auf Funktion und Leistung der Bandschlaufe, trägt aber zur Sauberhaltung des Unterdruck-Bandförderers bei. Weiter können die Führungsmittel auf einfache Weise auch in bereits vorhandene Unterdruck-Bandförderer nachträglich eingebaut werden, wodurch sich eventuell aufgetretene Bahnaufführungsprobleme beseitigen lassen. Mit den erfindungsgemäßen Führungsmitteln lässt sich der Einführstreifen exakt positionieren oder zumindest seine seitliche Bewegung zuverlässig begrenzen, was im Hinblick auf die Bahnaufführung von großem Wert ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten, einige Ausführungsformen der Erfindung zeigenden Zeichnungen eingehender beschrieben. Es zeigen:
- 1a einen bekannten Unterdruck-Bandförderer im Querschnitt;
- 1b den erfindungsgemäßen Unterdruck-Bandförderer im Querschnitt;
- 2 Die Prinzipzeichnung des in einer Materialbahn-Herstellungsmaschine angeordneten erfindungsgemäßen Unterdruck-Bandförderers, und
- 3 den erfindungsgemäßen Unterdruck-Bandförderer als Prinzipzeichnung schräg von oben betrachtet.
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Der erfindungsgemäße Unterdruck-Bandförderer wird speziell zum Transportieren und Leiten des Einführstreifens 24 in Papier- und Kartonmaschinen und anderen entsprechenden Materialbahn-Herstellungsmaschinen eingesetzt. Der Unterdruck-Bandförderer, im Folgenden auch kurz als Förderer bezeichnet, kann entweder fest in die Materialbahn-Herstellungsmaschine eingebaut oder schwenkbar an diese angelenkt werden. In 2 ist ein erfindungsgemäßer Förderer zum Überführen des Einführstreifens 24 vom Trockenzylinder 10 in den von zwei Walzen 11 und 12 gebildeten Nip 13 gezeigt. In diesem Fall wird der Einführstreifen 24 zunächst mit einem Schaber 14 nach unten abgenommen, und mit Beginn der Bahnaufführung, d.h. des „Einfädelns“, wird der Einführstreifen 24 gleichzeitig durchtrennt, wonach das geschnittene Ende auf den Förderer geleitet wird. Bei gewissen Anwendungen kann der Einführstreifen 24 vom Trockenzylinder 10 direkt mit dem Förderer abgehoben werden, dessen erste Umlenkrolle dann vakuumbeaufschlagt ist. Der in 2 gezeigte Schaber 14 und die Trenneinrichtung 15 erübrigen sich dann. Bei der Ausführungsform nach 2 wird der Einführstreifen 24 mit dem Förderer zum Nip 13 geführt, aber das Ziel kann auch ein Seilspalt(-nip) oder die folgende Bahnaufführungseinrichtung sein. Dem Förderer kann auch ein gleichartiger Förderer oder eine andere Bahnaufführungseinrichtung vorangestellt sein.
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Als Hauptkomponenten weist der Förderer eine Rahmenkonstruktion 16 und daran angeordnet wenigstens zwei Umlenkrollen 17 und 18 auf. Die Rahmenkonstruktion 16 besteht hauptsächlich aus den Seitenblechen 19 und 20, die durch passende (nicht dargestellte) Elemente aneinander abgestützt sind. Weiter hat der Förderer ein luftdurchlässiges Endlosband, d.h. eine Bandschlaufe 21, die um die Umlenkrollen 17 und 18 geführt ist. Der den Einführstreifen 24 transportierende Teil der Bandschlaufe 21, das Fördertrum, ist auch mit Vakuum beaufschlagt, wodurch der Einführstreifen 24 am Trum gehalten wird. Durch Rotieren der Bandschlaufe 21 kann so der Einführstreifen 24 kontrolliert vorwärts transportiert werden. Der Bereich zwischen den Seitenblechen 19 und 20 ist offen, so dass das im Inneren der Rahmenkonstruktion 16 bewirkte Vakuum durch die Bandschlaufe 21 hindurch auf den Einführstreifen 24 wirkt. Die Luftströmung ist in 1a und 1b durch Pfeile dargestellt. In der Praxis besteht die Bandschlaufe 21 gewöhnlich aus luftdurchlässigem Siebtuch. Im Inneren der Bandschlaufe 21 kann im Bereich zwischen den beiden Umlenkrollen 17 und 18 zum Beispiel mit einem Saugkasten, einem Coanda-System oder mit Foilleisten ein Vakuum erzeugt werden. Wird die gesamte Rahmenkonstruktion 16 mit Vakuum beaufschlagt, wird der Bereich zwischen den Seitenblechen 19 und 20 von unten her geschlossen um die Vakuumwirkung auf das Obertrum der Bandschlaufe 21 zu richten. Bei Einsatz eines Saugkastens oder von Foilleisten kann, wie in 1a, 1b und 3 gezeigt, die Rahmenkonstruktion 16 unten offen sein.
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1a zeigt eine vereinfachte Darstellung eines aus der nicht vorveröffentlichten
DE 11 2004 001 181 T5 bekannten Förderers im Querschnitt. Zum Halten des Einführstreifens
24 auf dem Förderer sind Seitenführungen in Form von Führungsmitteln
22 vorhanden. Beim Stand der Technik werden passive, an der Rahmenkonstruktion
16 befestigte Seitenwände
23 eingesetzt. In
1a sind die Seitenwände
23 an den Seitenblechen
19 und
20 befestigt, die, um die Rahmenkonstruktion
16 zusätzlich zu versteifen, aus U-Profilen bestehen. In
1a ist auch die in der Praxis auftretende Problemsituation gezeigt, in der der Einführstreifen
24 an der Seitenwand
23 emporsteigt. Im schlimmsten Fall fällt das gesamte Streifenende vom Förderer, so dass mit der Bahnaufführung von vorn begonnen werden muss. Bauteilen mit gleichen Funktionen sind jeweils die gleichen Bezugszahlen zugeordnet.
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Gemäß der Erfindung bestehen die Führungsmittel 22 aus Luftblassystemen 25, die beiderseits des Einführstreifens 24 auf der Einführstreifen-Seite der Rahmenkonstruktion 16 angeordnet sind. Mit anderen Worten, mit Hilfe an der Rahmenkonstruktion 16 vorbeistreichender Blasluftströme wird seitlich am Förderer eine Barriere erzeugt, mit der der Einführstreifen 24 unter Kontrolle gehalten wird. Es handelt sich hier also um eine aktive Barriere. Die Blasluftströme zwingen den in ihren Wirkungsbereich geratenden Einführstreifen 24 zurück auf die Bandschlaufe 21, so dass also eine unverzügliche Rückführung des Einführstreifens 24 an seine richtige Stelle erfolgt. Die Wirkung des Blassystems erstreckt sich hauptsächlich nur auf den auf der Bandschlaufe 21 eintreffenden Einführstreifen 24. Die Blasluftströme sind außerdem im Wesentlichen senkrecht zur Bandschlaufe 21 gerichtet und drücken also den Einführstreifen 24 in die zur Richtung, in der der sich verwerfende Rand des Einführstreifens 24 hochsteigen würde, entgegengesetzte Richtung. Außerdem behält der Einführstreifen 24 infolge der Vakuumwirkung seine flachliegende Form bis hin zum Rand, was gleichfalls einer Verwerfung des Einführstreifenrandes entgegenwirkt. In 3 verlaufen die Blasluftströme im Wesentlichen senkrecht zur Bandschlaufe 21. In der Praxis können die Blasluftströme allerdings auch relativ zu ihrer Längsachse geschwenkt werden oder der Luftstrom kann mit Einzeldüsen teilweise auch in Laufrichtung des Einführstreifens 24 oder in Gegenrichtung dazu gelenkt werden. Mit anderen Worten, die Blasluftströme können relativ zu ihrer Längsachse geschwenkt werden, wobei der Luftstrom dann mehr zur Mittellinie der Bandschlaufe 21 hin oder entsprechend von der Bandschlaufe 21 weg gerichtet ist. Weiter können durch Einsatz verschiedenartiger Düsen die Blasluftströme auch in die oder gegen die Laufrichtung der Bandschlaufe 21 gerichtet werden. In der Praxis kann mit der einen oder der anderen Luftstrom-Ausrichtung oder mit beiden Ausrichtungen gleichzeitig gearbeitet werden. In 3 ist durch einen langen gestrichelt gezeichneten Pfeil die Blasrichtung senkrecht zur Bandschlaufe 21 und auch zu deren Laufrichtung gezeigt. Entsprechend zeigen die mittellangen gestrichelten Pfeile die Schwenkung des Blasluftstroms relativ zur Bandschlaufen-Laufrichtung. Die Schwenkung relativ zur Längsachse der Blasluftströme ist durch die kurzen gestrichelten Pfeile dargestellt. Bei Verwendung beider Ausrichtungsarten ist der Richtungsvektor der Blasluftströme die Resultierende zweier der vorgenannten Pfeile (nicht dargestellt). In 3 haben die Pfeile aus Anschaulichkeitsgründen verschiedene Länge. Die Länge des Pfeils charakterisiert hier also nicht die Stärke, d. h. Intensität des Blasluftstroms.
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Am stärksten neigt der Einführstreifen 24 zu seitlicher Bewegung unmittelbar beim Auftreffen auf den Förderer. Gemäß der Erfindung sind denn die Blasluftströme auch am in Laufrichtung der Bandschlaufe 21 betrachtet ersten, d. h. vorderen Ende des Unterdruckförderers angeordnet. Damit wird sofort eine Stabilisierung/Beruhigung des Einführstreifens 24 auf der Bandschlaufe 21 bewirkt, auf der er bis zum anderen Ende des Förderers bleibt. Im Prinzip kann das Luftblasen durch mehrere nebeneinander befindliche Düsen verwirklicht werden. Dabei bilden die Blasluftströme auf beiden Seiten der Rahmenkonstruktion 16 in Längsrichtung derselben je einen zusammenhängenden Luftvorhang 26. Der Luftvorhang 26 bildet eine aktive Barriere, so dass sich der Einführstreifen 24 exakt unter Kontrolle halten lässt.
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Die aus mehreren Einzeldüsen austretende Luft kann u.U. den Lauf des Einführstreifens 24 störende Blasluftströme ergeben. Gemäß der Erfindung hat der Förderer zur Bildung der Luftvorhänge 26 auf beiden Seiten des Einführstreifens 24 je ein Luftmesser 27. Mit diesen Luftmessern 27 lässt sich ein gleichmäßiger und laminarer Luftvorhang 26 erzeugen, der außerdem scharf begrenzt und turbulenzfrei ist. In 3 ist nur ein Teilabschnitt des erfindungsgemäßen Förderers gezeigt. Bei kurzen Förderern beträgt der gegenseitige Abstand der Umlenkrollen 17 und 18 etwa 300 bis 500 mm, aber die längsten Bandförderer können sich über bis zu 2 Meter erstrecken. In der Praxis hat das Luftmesser 27 eine Länge von wenigstens 200 mm und erstreckt sich beginnend bei der in Bandlaufrichtung betrachtet ersten, d.h. vorderen Umlenkrolle 17 in Bandlaufrichtung. Auf dieser Strecke wird eine eventuelle Querbewegung des Einführstreifens 24 eliminiert, so dass dieser bis zum Schluss auf der Bandschlaufe 21 bleibt. Über die gesamte Länge des Förderers reichende Luftmesser 27 erübrigen sich demzufolge. Anderseits kann eine seitliche Führung über die gesamte Transporttrum-Länge der Bandschlaufe 21 erforderlich sein, wobei dann das Luftmesser 27 zur Bildung eines deckenden Luftvorhangs 26 die gleiche oder sogar eine etwas größere Länge als der Förderer hat. Luftmesser 27 mit voller Länge können zum Beispiel auch eingesetzt werden, um schädliche Luftströmungen der Umgebung vom Einführstreifen 24 fernzuhalten.
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Auch mit Einzelrohr- und/oder -schlitzdüsen lässt sich durch passendes Ausrichten der Blasluftströme und/oder eine passende Leitfläche ein funktionierender Luftvorhang 26 erzeugen. Die Blasluftströme werden besonders in dem Bereich angeordnet, in dem der Einführstreifen 24 auf die Oberfläche der Bandschlaufe 21 gelangt. Mit Voranschreiten der Bahnaufführung verändert sich dieser besagte Bereich jedoch oft wenn sich der Einführstreifen 24 auf der Bandschlaufe 21 strafft. In der Praxis verlagert sich dieser Bereich auf der Bandschlaufe 21 in deren Laufrichtung betrachtet nach vorn zu. Demzufolge müssen sich die Führungsmittel 22 im Wesentlichen über den gesamten Bereich der Bandschlaufe 21, in den der Einführstreifen 24 während der gewünschten Dauer der aktiven Lenkung trifft, erstrecken. Je nach Anwendung und besonders bei Bahnaufführungen mit zahlreichen aufeinanderfolgenden Förderern erstrecken sich die Führungsmittel 22 bei manchen Förderern über deren gesamte Länge und bei manchen nur über eine Teillänge.
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Das gezeigte Luftmesser 27 hat einen Luftblasbalken 28 und einen Deckel 29, zwischen denen sich ein verstellbarer Düsenschlitz befindet. In der Praxis strömt die Luft der Balkenfläche folgend und sich gleichzeitig nach unten wendend. Es handelt sich also um den Coanda-Effekt, der große Luftmengen aus der Umgebung ansaugt und einen Luftvorhang 26 von hoher Geschwindigkeit und großem Volumenstrom bewirkt. Außerdem erstreckt sich der Luftvorhang 26 über die gesamte Länge des Luftblasbalkens 28 und ist scharf begrenzt. In 1b ist das Strömungsbild des Luftvorhangs 26 durch Punktstrichlinie dargestellt.
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Das besagte Luftmesser 27 arbeitet mit Druckluft, für die am Luftblasbalken 28 wenigstens eine Anschlussstelle vorhanden ist. Gewöhnlich werden über 600 mm lange Luftmesser 27, um einen gleichmäßigen Blasluftstrom zu erzielen, mit zwei Anschlussstellen ausgestattet. Gemäß der Erfindung ist das Luftmesser 27 so beschaffen, dass der Blasluftstrom eine Geschwindigkeit von wenigstens 25 m/s hat. Die Leistung des Luftmessers 27 reicht dann mit Sicherheit aus, die gewünschte Hemmwirkung herbeizuführen. Die Funktion des Luftmessers 27 kann auf vielerlei Weise reguliert werden. Zunächst ist zwischen dem Luftblasbalken 28 und dem Deckel 29 ein austauschbares Regulierblech vorhanden, das sich nach Lösen der Schrauben 30 auswechseln lässt. Gewöhnlich hat der Düsenschlitz eine Weite von etwa 0,05 bis 0,1 mm. Aus diesem Grunde sind in den Druckluftkanal 35 gewöhnlich ein Filter 31 und ein Ölabscheider 32 eingebaut. Weiter kann das Luftmesser 27 durch Änderung der Einstellungen des Druckreglers 33 reguliert werden. Zum Beispiel bei einem Druck von 1,4 bar und einem 0,05-mm-Düsenschlitz beträgt die Luftstromgeschwindigkeit 15 m/s, bei einem Druck von 5,5 bar aber bereits 50 m/s. Weiter lassen sich zum Beispiel auch über die Formgebung des Luftblasbalkens 28 die Eigenschaften des Blassystems beeinflussen. In der Praxis ist bei Vergrößerung des Coanda-Radius des Luftblasbalkens 28 auch der Blasschlitz zu erweitern, wobei dann der Betriebsdruck erhöht werden kann.
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Die oben beschriebenen Mittel dienen hauptsächlich zur Regulierung des Luftmessers 27. Zum Einstellen des Breiten- und Höhenabstandes des Luftblasbalkens 28 von der Rahmenkonstruktion 16 sind zwischen Luftblasbalken 28 und Rahmenkonstruktion 16 Stellorgane 34 vorhanden, deren Freiheitsgrade in 3 durch Pfeile angegeben sind. In die Stellorgane kann zum Beispiel auch das Schwenken des Luftmessers 27 zu seiner Längsachse integriert werden. In ihrer einfachsten Form bestehen die Stellorgane aus Schraubverbindungen mit Schlitzteilen. Mit diesen Stellorganen können die Luftmesser 27 in bereits vorhandene Förderer nachträglich eingebaut werden. Die Funktion des Förderers wurde mit verschiedenen Einstellungen getestet. In der Praxis beträgt der Abstand des Luftblasbalkens 28 der hier beschriebenen Ausführungsform von der Rahmenkonstruktion 16 in vertikaler Richtung 5 bis 100 mm, bevorzugt 20 bis 50 mm, und in seitlicher Richtung 0 bis 50 mm. Allgemein erfolgt das Luftblasen in Querrichtung betrachtet beiderseits des Einführstreifens 24 außerhalb desselben. In den gezeigten Beispielen erfolgt das Luftblasen auch außerhalb der Rahmenkonstruktion 16. Dabei können die Luftströme frei nach unten entweichen, und der Luftvorhang 26 bildet dennoch eine aktive Barriere. Bei Bedarf kann in dem Raum zwischen Rahmenkonstruktion 16 und Führungsmitteln 22 eine die Luftströmung nicht beeinträchtigende Stützkonstruktion eingefügt werden, wie zum Beispiel ein Netz, das ein Ausbrechen des Einführstreifens 24 bei eventuellen Störungen des Blassystems verhindert. Bei durchgeführten Tests war der gegenseitige Abstand der Luftvorhänge 26 nur geringfügig größer als die Einführstreifenbreite, so dass die bewirkte Seitenführung bereits sehr kleine Einführstreifenschwankungen wirksam unterdrückte. Außerdem zeigte sich, dass die Blasluft, die den schmalen Strahl des Luftmessers 27 erzeugte, mit Hilfe der inneren Vakuumeinrichtungen des Bandförderers abgeführt wurde ohne den Betrieb der Bandschlaufe 21 zu stören - obwohl das Luftmesser 27 auf die Bandschlaufe 21 gerichtet war. Somit kann also das Luftmesser 27 sogar auf die Bandschlaufe 21 gerichtet werden, was in 1b gestrichelt dargestellt ist. Allgemein beginnt das Luftblasen von der Einführstreifen-seite der Rahmenkonstruktion 16 her, in der Regel also von oberhalb der Bandschlaufe 21. Mit anderen Worten, die Richtung der Blasluftströme fällt im Wesentlichen mit der Richtung der Vakuumwirkung zusammen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Förderer lässt sich der Einführstreifen 24 zuverlässig auf der Bandschlaufe 21 halten. Außerdem können die Luftmesser 27 und ihre Funktion auf einfache Weise reguliert werden, und auch ein nachträglicher Einbau ist möglich. Wesentlich ist auch die Bildung einer aktiven Seitenführung durch Blasluftströme, mit denen ein Abwandern des Einführstreifens 24 vom Förderer verhindert wird.