DE2008804A1

DE2008804A1 -

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Publication number: DE2008804A1
Application number: DE19702008804
Authority: DE
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3549070A; JPS5438525B1; FR2033059A5; ES450240A3; GB1302092A; GB1302091A; DE2008804B2

Description

DIPL.-INQ. A. GRÜNECKER DR.-INQ. H. KiNKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAIR₁ Αθ.E.<caliimn»t. PAT E NTAN WA LT E

BOOO MDNOHEN 22 MaxlmillanitraO· 43 T.Ufon 29 71 CO / 29 67 44 T»l«sromm· Monapat Mtjndi»n Ttlwc 05-28380

P 2975 - La.

TEC System, Inc. 654 Valley Road, Box. 59

Menaska, Wiscosin, U.S.A.

Vorrichtung zum Schwebendhalten von Bandmaterial

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schwebendhalten von Bandmaterial, insbesondere einer fortlaufenden Papierbahn.

Der Gegenstand der Erfindung ist besonders zweckmäßig beim Trocknen und/oder Nachbehandeln von Bandmaterial, wie be—

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drucktes oder beschichtetes Papier, Tuch, Metallblech oder Bandstahl.

Bei einer typischen Trockenvorrichtung, wie sie gegenwärtig beim Offsetdruck· gebracht wird, wird das Blatt oder die Papierbahn der unmittelbaren Hitzeeinwirkung unterworfen, um die Papierbahn und die Farbbeschichtungsmaterialien bis zum Funkt der Abdampfung schnell zu erwärmen. Ein derartiges Erwärmen wird durch Beaufschlagen von Luft erreicht, wobei Mittel vorgesehen sind, um die entwichenen Lösungsmittel der Farben zu beseitigen. Bei einem anderen typischen Beispiel kann die Trockeneinrichtung aus einem Gerät zum Aufbringen heißer Luft auf die Papierbahn zum Erwärmen, Ausdunsten und Belüften der bedruckten oder beschichteten Oberflächen bestehen.

In jedem Falle ist es notwendig, daß bis zum Trocknen der Farbe oder anderer BeSchichtungen jede Berürhung mit den be- ^ netzten Oberflächen vermieden ist. Bislang war dies außer- ~ ordentlich schwer, wenn nicht gar unmöglich zu erreichen, besonders seit es üblich ist, die Papierbahnen auf beiden Seiten gleichzeitig zu bedrucken.

Wenn er erforderlich ist, beide Seiten einer Papierbahn gleichzeitig mittels Belüften oder Erwärmen durch Luftbeaufschlagung zu trocknen, müssen die Lüftdüsen so ausgebildet sein, daß Berührung mit der benetzten Oberfläche vermieden und/oder ausgeschaltet ist. Auch ist Vorsorge zu treffen, um ein

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mögliches Vibrieren oder Plattern der bedruckten oder beschichteten Papierbahn auszuschalten oder zu vermeiden, da ein solches Flattern häufig das benetzte Material in 'Berührung mit einer oder mehreren der Luftdüsen bringt. Eine derartige Berührung mit der Papierbahn kann, selbst wenn sie nur kurzzeitig ist, ein starkes Verschmieren und folglich eine noti^endige Verwerfung dec beschichteten Materials infolge der Fördergeschwindigkeit der BaIm durch den Trocknungsbereich bewirken. Außerdem kann eine Berührung der Düse mit der bedruckten oder beschichteten Oberfläche zu einem Verstopfen der Düse führen, was manchmal vorkommt und ein Stillegen der Anlage zum Zwecke der Reinigung erforderlich macht.

Um diese Vorkommnisse zu beseitigen und um die Möglichkeit einer Bandberührung zu verringern, wurde bislang entweder die Luftaustritt;:geschviindigkeit bei den Düsen vermindert oder der Abstand zwischen den Luftdüsen und der Papierbahn vergrößert oder auch beides zusammen. In beiden Fällen ist die Luftgc-Bchwindigkedt am Auftreffpunkt auf der Bandoberfläche bedeutsam vermindert, was zu einer höchst unerwünschten Herabsetr/ des Wirkungsgrades des Trockners fii'irt. In solchen Fällen wird es notwendig, den Leistungsverlust durch eine größere Länge und demzufolge durch höhere Kosten für den Trockner auszugleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung der erläuterten Art zun Einstellen und Schwebendhalten einer Papierbahn, insbesondere für Trocknungszwecke, zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind.

Ferner soll eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Einstellen und Schwebendhalten von Papierbahnen geschaffen werden, die äußerst anpassungsfähig und höchst leistungsfällig im Einsatz ist und die die Anwendung von hohen Auftreffge-

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schwindigkeiten ermöglicht, ohne daß der Einsatz von Hilfseinrichtungen zum Unterstützen des Einstellens der Papierbahn beim bisherigen Bearbeiten erforderlich ist.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum Sclnvebendhalten von Papierbahnen zu schaffen, die insbesondere bei Trocknern verwendbar ist, die eine einheitliche und verbesserte Luftdüsenanordnung aufweist und in der die Düsen vor dem Verstopfen geschützt sind, falls die Papierbahn die Düse berühren sollte.

w Ferner soll mit dem Gegenstand der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Trocknen von Papierbahnen oder Blattmaterial geschaffen werden, die besonders der Behandlung von beidseitig benetztem Bandmaterial angepasst ist und bei der die Luftbeaufschlagungsdüsen in einem größeren als normalen Abstand vom Papierband zur Düse angeordnet sind, ohne einen merklichen Verlust an Auftreffgeschwindigkeit zu verursachen.

Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung,- eine verbesserte Vorrichtung zum Einstellen und Schwebendhalten von Bandmaterial vorzusehen, die frei ist von entscheidenden Abstandforderungen, in der alle Arten von Bandmaterial bei hohem WIt-A kungsgrad behandelt werden können, die äußerst zweckmäßig in der freien Lagerung einer Papierbahn ohne Flattern und Vibrieren ist und die höchste Luftauftreffgeschwindigkeiten erlaubt.

Gemäß der Erfindung werden diese Forderungen erreicht durch eine Einrichtung in Form einer geradlinigen Coanda-Düse, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Papierbahn nahe deren Oberfläche erstreckt, und durch die Anordnung der Düse in Bezug auf die Papierbahn, so daß ein durch die Düse erzeugter Gasstrom nahe der Oberfläche der der Düse gegenüberliegenden Papierbahn ansteht, der über die Coanda-Oberflache hin längs zur Laufrichtung der Papierbahn gerichtet ist.

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Diese und andere Ziele und Vorzüge der Erfindung werden durch die folgende ins einzelne gehende Beschreibung augenscheinlich. .

Eine klare Vorstellung der Ausführungsform und Arbeitsweise einer typischen Vorrichtung zum Schwebendhalten einer Papierbahn zum Zwecke des Trocknens kann durch die Erläuterung der zugehörigen und einen Teil der Beschreibung bildenden Zeichnung erhalten werden, wobei in den verschiedenen Ansichten gleiche oder ähnliche Teile gleich bezeichnet sind. In der Zeichnung zeigt bzw. zeigen: ·

Fig. 1 eine Ansicht im Schnitt einer typischen Einrichtung zum Schwebendhalten.und Einstellen von Bandmaterial, dem Einwirkungsbereich gegenüberliegende Düsen andeutend, '

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht im Schnitt einer Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt einer Einstellvorrichtung ge- * maß der Erfindung mit einer ausgeglichenen Coanda-Strömung im Zwischenraum,

Fig. 4- eine Ansicht im Schnitt einer gleichartigen Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer unausgeglichenen Coanda-Strömung im Zwischenraum,

Fig. 5, 5 A, 5 B, 5 C und 5 D Ansichten im'Schnitt der Einstellvorrichtung nach Fig. 3 mit Luftströmungen, die von einer Coanda-Düse auf ein in verschiedenen Abständen angeordnetes undurchlässiges Material aufprallen,

Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt von zwei gleichartigen Einst el Ivor richtungen gemäß der Erfindung mit der Ooanda-Strömung bei zwischen den Vorrichtungen angeordneter Papierbahn,

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Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt von zwei verschiedenartigen Einstellvorrichtungen jeweils gemäß der Erfindung mit der Coanda-Strömung bei zwischen den Vorrichtungen angeordneter Papierbahn,

Fig. 8 eine Ansicht im Schnitt von zwei verschiedenartigen Einstellvorrichtungen jeweils nach der Erfindung mit jeweils einer Luftzuführung in mittleren Bereich,

Fig. 9 eine andere Ansicht im Schnitt von zwei verschiedenartigen Einstellvorrichtungen wie in Fig. 8 mit einer unzulänglichen Luftzuführung im mittleren Bereich,

Fig.10 eine andere Ansicht im Schnitt von zwei verschiedenartigen Einstellvorrichtungen wie in Fig. 8 mit einer überreichlichen Luftzuführung im mittleren Bereich,

Fig.11 einen Querschnitt einer typischen Coanda-Platte,

Fig.12, 13, 14 und 15 Draufsichten auf Coanda-Platten mit einigen Gestaltungsmöglichkeiten für die Austrittsöffnungen der Luftzuführungim mittleren Bereich,

Fig.16 einen schematischen Querschnitt einer typischen Schwebe-Trockeneinrichtung gemäß der Erfindung unter Anwendung von Coanda-Düsen,

Fig.17 eine Ansicht im Schnitt einer vorgeschlagenen Abänderung für die Ausführung einer Coanda-Einstellvorrichtung,

Fig.18, 19, 20 und 21 Ansichten im Schnitt von anderen vorgeschlagenen Abänderungen für die Ausführung einer Coanda-Einstellvorrichtung.

Die wichtigsten Merkmale des Coanda-Effektes und der Coanda-Strahlströmung werden als Voraussetzung zum Verständnis zu-

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nächst kurz "beschrieben:

1. wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit an einer festen Oberfläche entlangstreicht, neigt es bzw. sie dazu, der Oberfläche innerhalb bestimmter Grenzen zu folgen.

2. besitzen Coanda-Düsen eine große Fähigkeit zum wirksamen Mitreißen von Luft aus der umgebenden Atmosphäre. Eine Coanda-Düse mit geschützter Oberfläche auf einer Seite ist gegenüber einer üblichen Düse, die direkt in die Atmosphäre mündet, dazu geeignet, größere Entfernungen ohne beträchtlichen Verlust an Geschwindigkeit und Moment zu überwinden.

Die Düsenbohrung, die bei einer üblichen Düse direkt in die Atmosphäre mündet, erzeugt eine Hebenströmung, die zum Teil von dem niedrigen Druckbereich nahe der Austrittsöffnung abhängig ist; der größte Teil der Ilebenströraung ist durch den Zusanmenprall von Luftmolekülen mit hoher Geschwindigkeit mit Molekülen niedriger Geschwindigkeit (oder stillstehend) der umgebenden Atmosphäre bedingt.

Eine übliche Düse kann durch genaue Grenzen bestimmt sein, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Dort ist ein bestimmter und begrenzter Abtrennungspunkt angedeutet. Jenseits dieses Punktes ist der Luftstrahl, der in die umgebende Atmosphäre entweicht, nicht langer behindert und ist nicht geschützt vor äußeren Einflüssen.

Eine Coanda-Düce kann durch genaue Grenzen bestimmt sein, wenn es hierzu auch einer Fläche auf nur einer Seite des bewegten Luftstrahls bedarf, wie es in den Fig. 3 und 4- dargestellt ist. Wenn die Düsenöffnungen 3 und 4 und die Energie innerhalb des liaunes 1 groß genug sind, kann der Abstand, über den die Coamia-Strahlströmung 5 entlang der Coanda-Ober-

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fläche 6 streicht, einige Meter in der Länge betragen. Bei kleineren Abmessungen nach der Erfindung wird die Luftenergiestufe innerhalb des Raumes 1 immer von ausreichendem Ausmaß sein, um einen vollkommenen Coanda-Strahlausfluß über die größte Breite der Vorrichtung zu unterstützen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wenn immer die Umstände es erlauben.

In Fig. 3 ist ein Luftstrahl dargestellt, der aus eLner Coanda-Düsenöffnung 3 oder 4 ausströmt, an einer Coanda-Fläche 6 ent-.langstreicht und einen Bereich von im wesentlichen verminderten Druck unmittelbar neben der Coanda-Fläche 6 erzeugt. Dieser Unterdruck bewirkt, daß der Strahl an der Coanda-Fläche 6 anhaftet.

Bei einer üblichen Düse, die in die Atmosphäre ausströmt, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die Austrittsgeschwindigkeit des bewegten Mediums eine direkte Funktion zur Quadratwurzel der Druckdifferenz 0?>P) zwischen dem Druck innerhalb des Raumes 1 (P.-) und dem atmosphärischen Druck (P.). Die größte erreichbare Ausströmungsgeschwindigkeit kann durch die Gleichung (1) ausgedrückt werden:

Geschwindigkeit ■ (P^ - P_A) · C (1)

worin C eine Konstante des besonderen Mittels und der Umgebung ist. Da in einer Coanda-Düse ein Bereich von im wesentlichen vermindertem Druck (P^) unmittelbar neben der Coanda-Oberfläche 6 besteht, wobei Pq einen geringeren V/ert erreicht als P^₁ kann die Geschwindigkeit in diesem Bereich der Coanda-Diise im unmittelbaren Bereich der Coanda-Oberfläche 6 durch die Gleichung (2) ausgedrückt werden:

Geschwindigkeit = (P₁ - P₀)¹^² -C (2)

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In der Gleichung (2) entspricht C der Konstanten von Glei-

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chung (1). Der Ausdruck (P,, - Pq) ' erreicht einen größeren

Wert als der Ausdruck (P. - P^) V2, weil Pq < P^. Da die Geschwindigkeit der Strahlströmung eines Coanda-Düsenteils höher ist als die entsprechende Geschwindigkeit üblicher Düsen, ist die mittlere Geschwindigkeit "bei einer Coanda-Düse in jeder Entfernung von der Düsenöffnung größer als die Geschwindigkeit der Strahlströmung bei einer üblichen Düse in der gleichen Entfernung. Außerdem schöpft die Goanda-Düse aus sich selbst, denn an ihrer freien Seite bildet sich ein geordneter und wirksamer Luftansaugbereich 7» der es dem Düsenstrom ermöglicht, in dem umgebenden Luftstrom Luftmoleküle bei nur geringem Zusammenprall und änem Minimum an 'Verlustarbeit zu sammeln, und zwar weit oberhalb des beobachteten Energieverlustes bei Luftströmen von üblichen Düsen.

Auf dem Gebiet der Hochgeschwindigkeitslufttrocknung machen es die Vorteile des Coanda-Düsensystems gemäß der Erfindung gegenüber denjenigen des üblichen Düsensystems möglich, Trockner mit einem größeren Abstand zwischen Papierbahn und Düse zu bauen, ohne daß es erforderlich wäre, die Luftmenge und deren Geschwindigkeit zu erhöhen (beides als Maß für die aufgenommene Leistung), um einen Verlust an Auftreffgeschwindigkeit zu vermeiden. Außerdem macht es die regelmäßige Art der Außenluft-Mitführung im Vergleich zur herkömmlichen Art des Molekülzusammenpralls möglich, hohe Auftreffgeschwindigkeiten zu erzeugen ohne besondere Berücksichtigung des Flatterns der Papierbahn oder des Abstandes von Papierbahn zur Düse.

Die Beschreibung der Erfindung geht davon aus, daß als "Flüssigkeit" Luft dient und daß das Bandmaterial Papier oder ein ähnliches nachgiebiges Material ist. Die Anwendung der Erfindung auf andere Flüssigkeiten oder Materialien ist naheliegend. Eine hinreichende Ausführungsart der Einrichtung zur unbegrenz-

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ten Luftzufuhr wird ebenfalls vorausgesetzt. Ferner ist der Einfachheit halber vorausgesetzt, daß alle erörterten Vorrichtungen von endloser Länge sind, wodurch es sich erübrigt, Abluft st röraungen quer zur Richtung der Bandbewegung zu berücksichtigen. In der Praxis kann Querluft durch luftdichte Verschlüsse an den Enden eines jeden gegenüberliegenden Paares von Coanda-Einstellern vermieden werden (Fig. 6). Es wird weiterhin angenommen, daß die Coanda-Düsenöffnungen im wesentlichen ununterbrochene Schlitze sind.

Ein geschlossener Raum 1 (Fig. 3 und 4) enthält Luft von erhöhtem Druck, die aus im wesentlichen endlosen und gleichgroßen Düsenöffnungen 3 und 4 herausgepreßt wird. Die Düsenöffnungen 3 und 4 sind im Abstand an der Coanda-Platte 2 mit den abgewinkelten Kanten des Gehäuses 1 gebildet. Für die Bemessung jeder Düse ist ein Mindestradius R wichtig, unterhalb dessen die Luft nicht der Coanda-Platte 2 folgt, sonder mit geradem Verlauf gerade so wie bei einer üblichen Düse herausgeschleudert wird. Die aus den Düsen 3 und 4 austretende Luft folgt der Coanda-Platte 2 um die Kante mit dem Radius R, bis die Luftströme an der Mittellinie zusammenstoßen und einen einzigen Hauptstrahl 8 bilden. Der Unterdruck, der sich an der äußeren Oberfläche 6 der Coanda-Platte 2 bildet, hält den Luftstrom an der Oberfläche 6. Entsprechend der Coanda-Erscheinung werden hierbei große Mengen der umgebenden Luft 7 dem Coanda-Luftstrom 5 zugeführt. Der Hauptstrahl 8 enthält somit alle aus den Düsen 3 und 4 austretende Luft plus der zugeführten Luft 7.

Wenn während eines ausgeglichenen Coanda-LuftStroms die Düse augenblicklich versperrt wird, ändert sich das Luftströmungsbild gemäß Fig. 4. Bei versperrter Düsenöffnung 4 tritt ein Ungleichgewicht ein, und der von der Düsenöffnung 3 kommende Luftstrom bleibt auf der Coanda-Ober fläche 6,Ms er mit dem

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von der Diisenöffnung 4 kommenden Luftstrom zusammentrifft und einen Haupt strahl G bildet. Der Haupt strahl 8 v:eicht von der Waagerechten unter einem Winkel ab, der von der Länge des von der Luft von der öffnung 3 zurückgelegten Weges und von dem "Radius Ii obh&igt. Wie am Beispiel der Fig. 3 gezeigt ist, enthält der Haupt strahl 8 alle von den Düsen 3 und 4- kommende Luft plus all or züge führten .Luft 7- Bemerkenswert ist, daß der neue Zustand stabil ist und stabil bleibt, bis die Düsenöffnung 3 augenblicklich versperrt wird. Wenn die Düse 3 verstopft wird, entstellt ein neues stabiles Strömungsverhältnis mit ungekehrten und entgegengesetztem Luftstrom, wie in Fig.4-dargestellt ist.

Die Luflr.trönuri;-- kann auf die Verhältnisse nach Fig. 3 durch gleichzeitiges kurzes Versperren und Öffnen beider Düsen 3 und 4 zurückgeführt werden. Wenn sidi einmal ein Coanda-Luftweg um den richtigen Hadius R gebildet hat, liegt ein stabiler Zustand vor, tu dessen Verdrängung beträchtliche Kräfte erforderlich sind. Die Düsenöffnung 3 kann in der Größe von der Du— senöffnung A etwas verschieden sein; trotzdem herrschen in wesentlichen ditj zuvor beschriebenen Y-rhälinisse.

Diese Erscheinung ist von bedeutendem Wert bei der praktischen Anwendung dieser Vorrichtung, so daß es nicht notwendig ist, enge Toleranzen bei der Herstellung der Düsenöffnungen 3 und einzuhalten. Wpnn übliche Düsen eingesetzt v/erden, um Gegenkraftbereiche zu bilden (Fig. 1 und 2) nüssen die öffnungen sorgfältig aufeinander abgestimmt sein oder es besteht ein dauerndes und nicht veränderbares Ungleichgewicht.

Die Fig. 5, 5 A, 5 B und 5 C zeigen ein richtig bemessenes Coanda-Gerät, wie im wesentlichen zu Fig. 3 beschrieben, und die ungefähren Luftströme, die bestehen, wenn ein undurchlässiges Material 9 dem Coanda-Gerät nach Fig. 3 vorgelagert ist.

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In Fig. 5 ist das undurchlässige Material 9 - im folgenden als Papierbahn bezeichnet - im Abstand X von der Coanda-Oberflache 6 angeordnet. Die aus den Düsenöffnungen 3 und 4 austretende Luft lind die mitgeführte Luft 7 vereinigen sich zu einem Hauptstrahl 8. Ira Abstand X prallt die geschlossene Strahlströmung 8 auf die Papierbahn 9 und bildet eine Anpreßoder Druckzone von der Breite X'. Venn der Abstand X groß ist, steht ein ausreichender Raum zum Entweichen des verbrauchten Hauptctroines 8 nach descen Aufprallen auf die Papierbahn 9 bereit. Wegen des großen Abstandes X hat der Hauptstrahl 8 Zeit, eine Strahlströmung nicht unähnlich derjenigen einer üblichen Düse zu bilden, wobei er wegen der großen Menge an mitgerissener Luft 7 beträchtlich verlangsamt wird. Das Gesamtmoment des Hauptstrahls 8 ist jedoch groß.

Gemäß Fig. 5 A bedingt die im Abstand Y angebrachte Papierbahn eine Druckzone in der Strahlströmung 8 mit etv/a der Breit Y¹. Y' ist in der Breite größer als X¹. Da die Papierbahn jetzt näher an der Coanda-Oberflache 6 liegt, ist die Auftreffgeschwindigkeit auf die Papierbahn 9 größer. Die gesamte auf die Papierbahn 9 wirkende Kraft hat zugenommen, und zwar als Punktion der Breite Y¹ (oder Fläche) mal der Geschwindigkeit der Auftreffkraft.

Gemäß Fig. 5 B bedingt die im Abstand Z angebrachte Papierbahn eine Druck zone der Strahlströmung 8 von etv/a der Breite Z¹. Z· ist breiter als Y¹. Charakteristische Abmessungen dieser Einrichtung können z.B. sein: Gesamtbreite des geschlossenen Raumes 1 = 101,6 mm, Gesamtbreite der Coanda-Düsenplatte 2 » 88,9 mm, Radius R = 3,18 mm, Abstand Z = 9,53 mm, Breite der Düsenöffnungen 3 und 4 = 12,7 mm, Breite des Bereiches Z* β 76,2 mm. Zu beachten ist, daß bei abnehmendem Abstand von

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Y nach Z zwischen der Papierbahn 9 und der Coanda-Oberfläche 6 nicht mehr alle Luftströme der Düsenöffnungen 3 und 4 in ihrer Gesamtheit in der Hittellinie der Vorrichtung zusammentreffen. Der Hauptteil der Coanda-Strahlströmung 5 wird wegen des geringen Abstandes Z gezwungen, seine Richtung in einem kleinen Bogen umzukehren. Ein Teil der Energie der Coanda-Strahlströmung wird zur Verdichtung der Luft innerhalb der Druckzone verbraucht. Die derart verdichtete Luft ist weniger elastisch oder federnd und daher in der Lage, den Druck des Hauptteils der Coanda-Strahlströmung abzuweisen. Ein äußerst kleiner aber wesentlicher Teil der Coanda-Strahlströmung 5' bleibt an der Goanda-Oberfläche 6.kleben und durchdringt die ^ Druckzone, wodurch eine kleine aber gleichmäßige Luftbewegung zur Druckzone hin bewirkt wird.

In Fig. 5 C ist die Papierbahn 9 in einem Winkel iY relativ zum waagerechten Teil der Coanda-Oberfläche 6 geneigt. Den bisherigen Ausführungen wurde vorausgesetzt, daß die Papierbahn 9 parallel zum waagerechten Teil der Coanda-Oberfläche 6 verläuft. Um dies in der praktischen Ausführung zu erreichen, muß die Papierbahn 9 vollkommen steif sein. In der praktischen Anwendung, wobei das Bandmaterial von nachgiebiger Natur ist, wie z.B. Papier, plastischer Film Gewebe oder Leichtmetall-"blech, können jegliche kleine Wellen, Erschütterungen, FaIttern oder sogar kleine Dickenunterschiede eine kurzzeitige Veränderung der Gegebenheiten, ähnlich denjenigen in Fig. 5 C> verursachen. Mit der Papierbahn in der Lage 9¹» die um einen Winkel '■■■< um einen Punkt der Mittellinie im Abstand Z von dem' waagerechten Teil der Coanda-Oberfläche 6 verdreht ist, ist der Luftstrom zur linken Seite hin mehr und zur rechten Seite hin weniger begrenzt als in Fig. 5 B. Da die Luft auf der linken. Seite der Druckzone infolge der höheren Auftreffgeschwindigkeit auf dieser Seite stärker verdichtet wird als die Luft auf der rechten Seite der Druckzone, wird von der rechten Seite der Coanda-Oberfläche mehr Luft abfließen als von der linken

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Seite. Von desem Zeitpunkt an v;ächst der Coanda-Oberflächenstrom von der Düsenöffnung '■) sofort an, verbindot sich mit dem Coanda-Oberflächonstrom von der Düsenöffnung 4 und fließt nach rechts ab, wie in Fig. 5 C durch die Dtrömungspfeile angedeutet ist.

Im allgemeinen sind die Strömungsverhältnisse ähnlich denjenigen, v/ie sie für die Coanda-Düne gemäß Fig. ^ beschrieben sind, wobei die Hauptstrahlströmung β nach rechts abströmt. Die Druckzone hat die Breite Z¹, die nunmehr außermittig nach links verschoben ist. Stets bev.'irkt oder erzeugt die Coanda-Düse zwischen der Papierbahn 9 und der Coanda-Oberflache 6 ein wirksames Luftpolster. Wenn die Papierbahn 9 gemäß Fig. 5 C unter einem Winkel -<. nach rechts geneigt ist, herrschen die zuvor beschriebenen Verhältnisse in umgekehrtem Sinn. Die Richtung der Luftströme ändert sich unmittelbar mit jeder Bewegung der Papierbahn 9· Laborversuche haben bestätigt, daß ein Winkel o. von 2° und weniger eine sofortige Änderung der durch einen Querschnitt hindurchströmenden Luftmenge bedingt.

Rückschauend ist von den Vorgängen nach Fig. 5 bis 5 C festzuhalten, daß mit geringerem Abstand der Coanda-Einrichtung zur Papierbahn 9 die Luftverdichtung über der Breite der Druckzone größer wird, wobei auch die Auftreffgeschwindigkeit auf der Papierbahn 9 ansteigt. Wichtig ist bei einer Papierbahn gemäß der Anordnung nach Fig. 5 B» daß ein großer Teil des Coanda -Luft stromes 5 auf der Coanda-Oberflache 6 bis kurz nach den Berührungspunkt zwischen dem Radius R und der waagerechten Ebene derselben verbleibt und dann eine 180°-Y/emlung ohne einen unmittelbar auf die Papierbahn 9 gerichteten, bestimmten oder scharf abgegrenzten Bereich von hoher Luftgeschwindigkeit macht.

Um eine klare Düsenstrahlbeaufschlagung zu erhalten, ist es erforderlich, die Coanda-Oberflache 6 dicht genug an dor Pa-

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pierbahn 9 vorzusehen, co daß der sich ergebende Anstieg der Luftverdichtung und der. Bereichs der Druckzone 10 groß genug sind, um den Coanda-Luftstrom daran zu hindern, zu dem Berührungspunkt zwischen dem Radius R und der waagerechten Ebene eier Coanda-Oberflache 6 zu strömen, wie in Fig. 5 D gezeigt ist. Dor gröfttc Teil des Coanda-Luftstromes 5 wird dann von der Coar.dn-dberf lache 6 weggezogen und dazu veranlaßt, unmittelbar auf der Papierbahn 9 ωit der wirklichen Kraft aufzutreffen. Diese Kraft ist eine direkte Funktion des im geschlossenen Raun 1 -vorhandenen statischen Luftdruckes. Eine gute Beaufschlagung kann durch Anwendung der oben genannten Abmessungen in Verbindung mit einem Abstand der Papierbahn von der Coanda-Oberflache von 3,18 mm oder weniger erhalten werden. Für industriellen Gebrauch jedoch ist ein Abstand von 3,18 mn un ζ we c kii 'S Ii i g.

Hit zwei gegenüberliegend angeordneten Coanda-Einrichtungen gemäß Fig. G, die im Abstand von der Papierbahn 9 vorgesehen sind, un die unmittelbare Einwirkung der Coanda-Luftströmungen zu vermeiden, wird die Papierbahn unwillkürlich und schnell im Angriffsbereich des Kräftegleichgewichts zwischen den zwei Vorrichtungen ausgerichtet. Wenn sich die Papierbahn von der oberen Coanda-Vorrichtung wegbewegt, fällt der Bereich und der Gesamtdruck der Hochdruckzone 10 ab. Uenn sich.die Papierbahn auf den Boden der Coanda-Vorrichtung zubewegt, steigt die Hochdruckzone und demzufolge der gesamte Druck unter der Papierbahn an. Die gesamten Druckveränderungen, die auf jeder Seite der Papierbahn herrschen, zwingen sie in das schwächere Kraftfeld, wodurch dessen Wert ansteigt, bis ein vollständiger Ausgleich erhalten ist.

In einer Waschine, in der Coanda-Vorrichtungen verwendet sind, werden durch Flattern der Papierbahn oder durch große Winkel-Bewegungen, die durch äußere Kräfte bedingt sind, Verhältnisse entstehen, wie sie zu Fig. 5 C beschrieben sind. Jedoch werden

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"bei gegenüberliegenden Coanda-Vorrichtungen die Ausführungen zu Fig. 5 C auch zutreffen; wie zu Fig. 6 beschrieben, werden Gegenkraftfelder und gegenüberliegende Kraftfelder errichtet, um die Papierbahn wieder in eine Ebene parallel zum waagerechten Teil der Coanda-Oberflache zu bringen und darin zu halten. Wenn immer eine Abstandsveränderung der Papierbahn zu den Coanda-Platten eintritt, die zu groß ist, um eine Coanda-Luftstrom-Trennung aufrechtzuerhalten, bildet sich sogleich der Hauptstrahl 8 gemäß Fig. 5 und 5 A neu. Dieser ungeteilte, aber massive Luftstrahl treibt die Papierbahn in ihre mittlere ausgeglichene Lage. Stets wenn die Papierbahn in einer Entfernung von 3^Q mm oder mehr von der Coanda-Oberf lache 6 ist, bildet sich ein kräftiges wirksames Luftpolster, das verhindert, daß die Papierbahn in Berührung mit der Coanda-Oberflache 6 kommt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine heute gebräuchliche typische Einstellvorrichtung, wobei übliche Düsen angewandt sind, um versuchsweise ein statisches Luftpolster durch Abwinkein von gegenüberliegenden Düsen zu erhalten. Bei dieser Anordnung gibt es stets größte Abstandsbegrenzungen. Wenn es der Papierbahn a-a möglich ist, in eine Lage abzugleiten oder wegzuschwimmen, in der der Abstand D von ihr zur Düse groß genug ist, um zu einer Düsen-Konvergenz zu führen, entsteht eine Zone von außerordentlich hoher Wirbelung, wodurch ein erhebliches Flattern der Papierbahn bedingt sein kann. Unverkennbar kann in der Praxis bei Trockeneinrichtungen solch eine Wirkung schädlich für das Endprodukt san, wenn ein solches Flattern ein Verschmieren oder Verstopfen der Düse bedingt. Bei Hochgeschwindigkeitstrocknern mit üblichen Düsen ist es notwendig, in unmittelbarer Nähe der Papierbahn Einstellvorrichtungen zu betreiben, um die Konvergenz zu vermeiden und um einen statischen Luftdruckbereich zu erhalten, der genügend Widerstandskraft zum Ausrichten der Papierbahn hat,

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wenn auf sie äußere Kräfte einwirken, die ein Flattern oder Vibrieren verursachen können.

Zur Zeit "bei Hochgeschv/indigkeitGtrocknern gebräuchliche Einstellvorrichtungen sind im allgemeinen begrenzt durch einen größten Abstand von 3₅18 mm bis 6,35 b™ zwischen Papierbahn und Vorrichtung. Die zuvor beschriebene Goanda-Vorrichtung wird die Papierbahn ohne Wirbelbildung bei einem Abstand von Papierbahn zu Coanda-Platte von etwa 25 mm einstellen, wobei derselbe Luftkraftaufwand wie bei gewöhnlichen Vorrichtungen erforderlich ist.

Weil der Coanda-Luftstrom 5 ein wesentlicher Teil einer Düsenanordnung ist und weil die Coanda-Oberfläche 6 der weitest entfernte Teil einer Düsenanordnung von der Papierbahn 9 ist, kann gesagt werden, daß die Coanda-Oberfläche die Düseneinrichtung zum unmittelbaren und genauen selbsttätigen Einstellen eines Düsenstrahls ausstattet, und zwar derart, daß der Ausflußstrahl entweder einen sich bewegenden Luftfilm 5 oder eine statische Druckzone 10 zwischen einer festliegenden Oberfläche und der Coanda-Platte liefert. Der eine oder der andere Pail tritt ein, wenn der Abstand zwischen der Papierbahn 9 lind der Coanda-Oberfläche maximal oder minimal ist.

Die Vorrichtung nach Pig. 6 erschließt eine verbesserte Einstelleinrichtung, die von besonderem Wert zum Einstellen von schwererem, einigermaßen steifem Material, wie Papppdeckel Stahlblech oder schweren Filmen sind. Weniger schweres Material, wie Zeitschriftenpapier, ist außerordentlich biegsam und schnell ansprechend auf SpannungsSchwankungen während des Bearbeitens, z.B. Bedrucken, Beschichten etc. Wenn während der Bearbeitung die Spannung augenblicklich vermindert wird und die Papierbahn durchhängt, kann das biegsame Material in den Rückluflkanal gezogen werden, wie in Fig. 16 angedeutet ist. Solche Bewegungen können im allgemeinen ein Verschmieren der

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Beschichtung oder Farbe verursachen und das Material zum Brechen oder Einreißen veranlassen. Hierdurch enLsteht ein Produktionszeitverlust, der durch das Uiedereinziehen de« Materials in die Benchichtungs- oder Druckmaschine bedingt ist. Wenn übliche Düsen gebraucht werden, tritt ein zusätzlicher Zeitverlust zum Reinigen der Düsenöffnungen für den Fall auf, daß sie mit Beschichbungsmater.i.al oder Farbe vorschmiert sind.

Fig. 7 zeigt eine Geräteausführung mit der Fähigkeit, großen Spannungsunterschieden Rechnung zu tragen. Die obere und untere Vorrichtung ist im wesentlichen wie zuvor beschrieben ausgeführt mit der Ausnahme, daß die untere Vorrichtung eine geringere Breite hat. Ein zufriedenstellender Unterschied könnte dann gegeben sein, wenn die Coanda-Platte oben eine Breite von etwa 89 mm und unten von etwa 64 mm hat bei Düsenöffnungen von 1,27 mm bis ^70 mn. Die Einstellwirkung und der Druckkraftaufbauvorgang werden wie oben beschrieben eintreten. Die Gesamtkraft der oberen Coanda-Einrichtung wird aber größer sein als die Gesamtkraft der unteren Coanda-Einrichtung. Jedoch wird bei Düsen 3 und 4 von ungefähr der gleichen Abmessung innerhalb praktisch wirtschaftlicher Toleranzen und Betriebsvorschriften der Gerätedruck 10, der auf jede Seite der Papierbahn 9 einwirkt, der gleiche sein. Der Gerätedruck 10 auf der Oberseite der Papierbahn wirkt auf eine größere Fläche und wo diesem Gerätedruck 10 nicht ein ähnlicher Gerätedruck entgegenwirkt, wird die Papierbahn veranlaßt, sich nach unten abzubiegen, und zwar weg von der verursachenden Kraft, wie durch die gestrichelten Linien 11 angedeutet ist. Der ungefähre Ausgangspunkt der Biegung befindet sich am Kreuzungspunkt der Papierbahn mit einer neutralen, vom Mittelpunkt jedes gegenüberliegenden Paares der versetzten Düsen 3 und 4 gezogenen Linie.

Durch ein wechselständig nebeneinander Anordnen der Coanda-Einsteller nach Fig. 7 - wie in Fig. 16 gezeigt ist -,wobei

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17 ein Coanda-Einsteller mit einer schmalen Coanda-Platte und 10 ein solcher mit einer breiten Coonda-Platte ist, ist es möplich, die zusammengesetzte Resultierende von allen oberen und unteren Kraftfedern 10 auszugleichen. Die Anwendung dieser Anordnungsart versieht das Coanda-System mit der lieigunc, de Papierbahn in eine sinusförmige Schwingung 11 zu bringen, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Wegen dieser Neigung bestellen Kräfte, ,jeden in der Papierbahn auftretenden Durchhang unmittelbar durch die sinusförmige Welle aufzufangen, wodurch vermieden wird, daß jegliche durchhängenden oder lockeren Teile dor Papierbahn in Berührung mit irgendwelchen Teion der Coanda-Einstelleinrichtung kommen können.

Bei allen soweit offenbarten Einstellvorrichtungcn ist es augenscheinlich, daß eine Beaufschlagung durch einen Hochgeschwindigkeit nrtrahl bei einem Coanda-Einsteller nicht stattfinden kann, solange der Abstand der Papic3?bahn zur Coanda-Oberfläche zioialich gering ist, d.h. etwa 3,18 mm oder weniger beträgt.

Fig. 8 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Fig. V» mit der Ausnahme, daß zusätzliche Düsenöffnungen 12 entlang der Mittellinie der Coanda-Platte 2 vorgesehen sind. Typische, für diesen Zweck geeignete Ausführungen der Löcher sind in den Fig. 11 bis 15 gezeigt. Die Düsenöffnungen 12 haben einen doppelten Sinn: erstens stellen sie eine zusätzliche und wirkungsvolle Quelle einer Hochgeschwindigkeitsluftbeaufschlagung dar, die den Hittenabstand zwischen anstoßenden Düsen wesentlich vermindert und die Wärme- und Ilassenübergangszahl der Einrichtung beinahe optimal erhöht; zweitens schaffen die Düsen 12 eine Luftzuführung zur Druckzone 10 und ermöglichen es hierdurch, einen hohen Druck aufrechtzuerhalten, der zum Ablösen des Coanda-Lufstroms von der Coanda-Oberflache 6 erforderlich ist, um dne unmittelbare Strahleinwirkung auf

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die Papierbahn bei Größeren Abständen der Papierbahn von der Coanda-Oberfläche au erreichen. Die Bemessung der Düsenöffnungen 12 ist im Vergleich zu den Maßen der Düsenöffnungen 3 und 4 und zum gevninschten Abstand der Papierbahn zur Coanda-Oberflächo entscheidend.

Wenn die Luftzuführung in der Mittellinie unzureichend ist, kann keine merkliche Veränderung in der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 vermerkt werden. Fig. 9 zeigt einen charakteristischen Luftstromverlauf einer solchen Vorrichtung.

Fig. 10 veranschaulicht einen charaktistischen Luftstromverlauf, wenn die Luftzuführung 12 entlang der Mittellinie zu groß ist. Ein großer Überschuß an Luft ahmt die Bedingungen im wesentlichen nach, als wenn der Abstand der Papierbahn zur Coanda-Oberfläche sehr klein wäre. Die Luft muß aus der Druckzone 10 in einem solch schnellen Maß abströmen, daß dabei der größte Teil des Coanda-Luftstroms 5 nach auswärts unter einem solchen Winkel abgelenkt wird, daß eine unmittelbare Beaufschlagung der Papierbahn verhindert wird.

Es liegt deshalb auf der Hand, daß es für jeden gewünschten Abstand der Papierbahn zur Coanda-Oberfläche möglich ist, verschiedene Zusammensetzungen der Düsenöffnungen 3 und 4 und der mittleren LuftZuführungsöffnungen 12 auszuwählen, so daß jeder gewünschte Winkel einer Beaufschlagung zwischen dem Coanda-Luftstrom 5 und der Papierbahn 9 erreicht werden kann.

Fig. 8 zeigt die ausgeglichenen Luftströmungen einer Coanda-Einstell- und Trocknungsvorrichtung. Die Zuführungsöffnuncen 12 der Hittellinie liefern die richtige Luftmenge für eine entsprechende dynamische Druckbelüftüng der Druckzone 10 derart, daß Teile des Coanda-Luftstroms ^l) von der Coanda-Ober-

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fläche 6 abströmen und unmittelbar auf die Oberfläche der Papierbahn 9 aufprallen. Mit der Vorrichtung nach Fig. 8 ist es möglich, alle Verhältnisse der Vorrichtung nach Fig. 5 D nachzuahmen, aber bei einem viel größeren räumlichen Abstand zwischen der Papierbahn 9 und der Coanda-Oberfläche 6.

Die Fig. 17, 18, 19, 20, 21 und 22 veranschaulichen verschiedene andere Möglichkeiten zum Gestalten von Coanda-Einstelleinrichtungen unter Anwendung der vorliegenden Darlegungen. Die verwendeten Werkstoffe können offensichtlich aus allen für die Atmosphäre (Temperatur, Feuchtigkeit, Korrision usw.) geeigneten Stoffen bestehen, in der die Vorrichtung eingesetzt wird. Andere Abwandlungen der bewährten Art sind möglich.

Unterschiedliche Ausführungsformen nach Art der Erfindung werden als innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche liegend angesehen, die den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, besonders darlegen und deutlich herausstellen.

- Patentansprüche -

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Claims

Pa tenbansprüche

1. Voivrichtunn zum Schuobendhalten von Bandmaterial, gleichsam als fort lauf enclo Fapierbahn, gekennae ichn e t durch eine Einrichtung in Fom einer geradlinigen Coanda-Düse (2 und 4), die sich quer zur Bewegungnrichtunr; der Papierbahn (9) nahe deren Oberflache erstreckb, und durch die Anordnung der Düse in Bezug auf die Papierbahn, so daß ein durch die Düse erzeugter Gasstrom nahe der Oberfläche der der Düse gegenüberliegenden Papierbahn entsteht, der über die Coanda-Oberflache (6) hin längs zur Laufrichtung der Papierbahn gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der geradlinigen Coanda-Düsen (5 und 4) parallel zueinander und in Abstand längs zur Laufrichtung der Papierbahn (9) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Coanda-Düsen (5 und 4) in Bezug auf die Papierbahn (9) derart angeordnet sind, daß der durch jede Düse erzeugte Gasstrom nahe der Oberfläche der der jeweiligen Düse gegenüberliegenden Papierbahn entsteht und über die Coanda-Oberfläche (6) hin längs zur Laufrichtung der Papierbahn und zur anderen Düse hin gerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Coanda-Platte (2) den Raum zwischen den Coanda-Düsen_(3 und 4) überbrückt und daß zusätzliche.Düsenöffnungen (12) in dieser Platte zwischen den Coanda-Düsen ausgebildet sind.

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Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η nz e ichnet, daß die zusätzlichen Düsenöffmuijcen (12) aus einer Reihe von im Abstand angeordneten Austrittsöffnunnen in der Coanda-Platte (2) bestehen und quer zur Bewegungsrichtung der Papierbahn (9) auf einer Bahn angeordnet sind (Fig. 12 bis

G. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von längs unterteilt angeordneten Coanda-Düsen (3 und 4) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η- Μ ze i c h η e t, daß die Coanda-Düsen (3 und 4) sowohl oberhalb als auch unterhalb der Papierbahn (9) angeordnet Bind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Coanda-Düsen (3 und 4) oberhalb der Papierbahn (9) und ein Paar derselben unterhalb der Papierbahn angeordnet sind, wobei die Diujen parallel zueinander und die Düsen jedes Paares im Abstand längs zur Laufrichtung der Papierbehn vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η n- am zeichnet, daß mehrere Paare von längs unterteilten Coanda-Düsen (3 und 4) sowohl oberhalb als auch unterahlb der Papierbahn (9) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Coanda-Düsen (3 und 4) in Bezug auf die Papierbahn (9) derart angeordnet sind, daß der durch jede Düse erzeugte Gasstrom nahe der Oberfläche der der jeweiligen Düse gegenüberliegenden Papierbahn entsteht und über die Coanda-Oberfläche (6) hin längs zurlaufrichtung der Papierbahn und zur benachbarten Düse hin gerichtet ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 0, dadurch gekennzeichnet, daß die Coanda-Platte (2) den Raum zwischen jedem Paar von Coanda-Düsen (5 und 4) überbrückt und daß zunützliche Düsenöffnungen (12) in jeder Platte zwischen den betreffenden Paaren von Coanda-Düsen ausgebtldet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zusätzlichen Düsenöffnungen (12) aus einer Reihe von im Abstand angeordneten Austrittsöffnungen in der betreffenden Coanda-Platte (2) besteht und daß jede Reihe der Austrittsöffnungen quer zur Bewegungsrichtung der Fapierbalin (9) auf einer Bahn angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η n-

z e ic hn e t, daß die Coanda-Düsen (3 und 4) des oberhalb der Papierbahn (9) angeordneten Paares in einem anderen Abstand voneinander angeordnet sind als die Düsen des unteren Paares.

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