DE2203973A1

DE2203973A1 - Verfahren und vorrichtung zum befeuchten einer bahn

Info

Publication number: DE2203973A1
Application number: DE19722203973
Authority: DE
Inventors: Erich Pagendarm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1973-08-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zu.
Befonchten einer Bahn Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befeuchten einer Bahn.
Das in der Technik vielfach soricommende Problem, eine Bahn gloichmäßig mit einer Flüssigkoit zu befeuchten, stellt sich in besonders großem Umfang im Zusammenhang mit der Herstellung und Verarbeitung von hahnförmigen Zolluloseprodukten. Insbesondere muß das von der Paplermaschine kommende Papier zur Vorbesserung verschiedener Eigenschaften wieder befeuchtet werdon. Dine gleichmäßige Befouchtung erhält man in sogemannten Roife- und Konditionieranlagen, die aus großen, von der Papierbahn langsan durchlaufemen Räumen bestehen, in denen eine Luftat@osphäre bestimmter relativer Feuchte aufrocht @rkalten wird.
Das Papier muß in diesen Anlagen verhältnismäßig lange Zeit zubringen. Sie müssen deshalb groß bemessen werden und sind enteprechend kostspielig. Sie werden nur zur noch wertiges Papier angewendet. Bei weniger hochwertigen Papieren zieht man dem unmittelbaren Feuchtigkeitsauftrag auf die Bahn mittels Walzen oder Sprähdüsen vor, der aber hinsichtlich der Menge und der Gleich@äßigkeit des Auftrags zu wünschen übrig läßt, und zwar selbst dann, wenn die Feuchtigkeit sehr foin verteilt in Form eines Aerosols mit Hilfe elektrostatischer Kräfte auf die Bahn befördert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befeuchten von Bahnen, insbesondere Papierbahmen und dergleichen, zu schaffen, Cas einen gle-chmäßigen Auftrag und eine genaue Steuerung der aufgetragenen Feuchtigkeitsmenge gest@ttet.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß man das Befeuchtungsmedium auf der Bahn kondensieren läßt, insbesondere indem man die zu befeuchtende Bahn mit einer unterhalb des Taupunkts liegende Temperatur durch eine das gasförmige Befeuchtungsmedium enthaltende Befeuchtungsatmosphäre führt, aus der sich das Befeuchtungsmedium an der kühlon Bahn niederschlägt.
Die Befeuchtungsatmosphäre kann vollständig, d.h. Inertgas-frei, von dem Befeuchtungsmodium, beispielsweise Wasserdampf, bei oder wonig oberhalb seiner Sattdampftemperatur gebildet sein, was im Hinblick auf die dann erreichbare, wesentlich höhere Kondensationsgeschwindigkeit vorteithaft sein kann.
Während der Kondensation des Befeuchtungsmediums auf der Bahn nimmt die Bahn die dabei frei werdende Verdampfungswär:re auf. Das Verfahren kann so geführt werden, daß diese Verdampfungswärme auch während der Befeuchtung ständig von der Bahn abgeführt wird, indem die Temperier-wng der Bahn auf eine niedrigere Temperatur als die Taupunkt- oder Sat@dampftemperatur der Befeuchtungsatmosphäre in der Befeuchtungszono stattfindet oder fortdauert. In diesem Fall kann die je Flächeneinheit auf der Bahm niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge durch die Stärke der Kühlung, durch den gegebenenfalls vorhandenen Inertgas-Anteil in der Bofeuchtungsatmosphäre sowie die Behandlungsdauer beeinflußt werden.
In manchen Fällen ist es jedoch vorzuziehen,die Temperierung der Bahn ausschließlich vor deren Eintritt in die Befeuchtungszone durchzuführcn. Die von der Bahn aufgenommene Verdampfungsvärme lässt i4Á diesem Fall die Bahntemperatur ansteigen, bis sie die Taupunkttemperatur bzw. die Sattdampftemperatur der Bofeuchtungsatmosphäre erreicht. Man kann dann, sofern man nach einem weiter@n Merkmal der Erfindung die Bahn solange in der Befeuchtungsatmosphäre beläßt, bis deren Taupunkt- bzw. Sattdampf temperatur im wesentlichen erreicht ist, die Je Flächeneinheit der Bahn niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge durch die Temperatur bestimmen, mit der man die Bahn in die Befeuchtungszone einführt. Dies ermoglicht einerseits eine verhältnismäßig einfacho Regelung und andererseits die Ausschaltung von Störgrößen.
Während bei den bekannten Befouchtungsverfahren mit unmittelbarem Flüssigkeitsauftrag auf die Bahn eine Tröpfchenstruktur der Flüssigkeit auf der Bahnoberfläche nicht zu vermeiden ist, ergibt sich bei dem erfindung@@ gemäßen Verfahren ein gleichmäßiger, dünner Flüssigkeitsfilm auf der gesanten, am Wärme austausch beteiligten Bahnoberfläche. Die auf jedem Flächenelement niedere sc':ilagene Feuchtigkeitsmenge ist nämlich der durch dieses Element ausgetauschten Wärmemenge proportional. Da jedes kühle Oberflächcelement aus der umgebenden Befeuchtungsatmosphäre Wärme aufnimmt, wird auch auf jedem Flächenelement der Niederschlag von Feuchtigkeit erzwungen. Es kann also weder ein Oberflächenelement von der Befeuchtung frei bleiben, noch kann örtlich eine Uberbefeuchtung stattfinden.
Dies gilt insbesondere bei derjenigen Variante dos erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Bahn vor dem Eintritt in die .ofeuchtungszone temperiert wird, weil dabei die von jedem Flächeneloment aufgenommene Feuchtigkeit proportional der Temperaturdifferenz gegenüber dem Taupunkt bzw. der Sattdampftemperatur iz>, mit der dieses Element in die Bohandlungszoe eintritt.
Ein sehr wichtiger und gegenüber dem Stand der Technik sehr vorteilhafter Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens bestcht darin, daß sich die gleichmäßige Befouchtung nicht nur auf die auf den Außenseiten uar Bahn frciliegenden Flächen sondern auch auf die innen liegenden Porenoberflächen erstreckt. Wahrscheinlich bewirkt die zunächst am Poreneingang stattfindende Kondensation und die damit verbundene, 3chlagartige, den bckannten Kavitationsvorgängen ähnlich geartete VolumenverrinCorung im Befeuchtungsmedium eine so starke Bewegung der die Poren bis dahin füllenden Luft, daß die Befeuchtungsatmosphäre schnell in die Poron oindringt und dann auch tieferliegende Porenflächen erreicht. Im Gegensatz zu denjenigen bekannten Verfahren, bei denen die Flüssigkeit mehr oder minder tröpfchenförmig auf die Bahnoberfläche aufgebracht wird, wirkt das erflndungsgemäße Verfahren tief in die Bahnporon hinein und benetzt es außerdem die zur Vorfügung stehende Oberfläche GHNE örtliche FlüssiGkeits anhäufung, so daß der Feuchtigkeitsausgleich innerhalb der Bahn sohr schnell nach der behandlung erreicht wird. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den bekannten Verfahren die Gefahr so gut wie ausgeschlossen, daß wegen ungleichmäßigen Ablaufs der Ausgleichsvorgänge Vorspannungen innerhalb der Bahn austreten, Wenn die Bahn vor dem Eintritt in die Befeuchtungszone temperiert wird, bedient man sich zur Regelung des Feuchtigkoitsauftras zweckmäßigerweise der Änderung der Bahntemperatur, während der Taupunkt der Befeuchtungsatmosphäre (bei Inertgas-freier Atmosphäre die Sattdampftemperatur) unverändert gelassen wird.
Der Exaktheit halber sei hier angemerkt, daß eine vollständige Angleichung der Bahn-Oberflächentemperatur an die Taupunkttemperatur nicht erreichbar ist, da diese Vorgänge Esponantialfunktion folgen und bei nicht vernachlässigbarer Dicke der Bahn auch noch eine gewisse Wärmenachfuhr aus dem Bakninnorn stattfinden kann. Unter der erfindungsgemäßen Bedingung, daß die Bahn solange in dor Befeuchtungsatmosphäre belassen wird, bs die Bahn-Oberflächentemporatur sich der Taupunkttemperatur angeglichen hat, ist daher nur zu verstehen, daß die Temperaturdifferenz auf einen derart geringen Botrag abgesunken ist, daß die durch ungewollte Variation dnyr geschwindigkeit @erursachten änderungen der Auftragsmenge vernachlässigbar klein sind.
Erfindungsgemäß laien sich auch örtlich gesteuert unterschiedliche Befeuchtungsgrade erreichen, indem nämlich die zu befeuchtende Bahn entsprechend unterschiedlich temperiert wird. Dies kann beispielsweise dann bedoutsam sein, wenn eine Papierbahn von der Papiermaschine kommend oder innerhalb der Trockenpartie einer Papier maschine in den Randzonen stärker ausgetrocknet ist als im mitleron Bereich, so daß in den Randzonen stärkere Befeuchtung erwünscht ist. in diesem Fall werden die stärker zu befeuchtenden randzonen auf eine geringere Temperatur als die mittleren Bereiche gebracht.
Wenn im Zusazr;menhang der Erfindung von einer Bahn gesprochen wird, so soll mit dieser Ausdrucksweise bogenförmiges Material sowie anderes Flachmaterial nicht ausgeschlossen sein.
Eine Vorrichtung zum Bof@uchten einer Bahn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet sich im wesentlichen durch drei Grundelemente aus, nämlich durch eine Einrichtung zum Temperieren der Bahn, liner Einrichtung zur Erzogung zur Befeuchtungsatmosphäre und eine Einrichtung zum Führen der Bahn durch die Befeuchtungsatmosphäre . Auf eine gesonderte Einrichtung zum Temperieren der Bahn kann gegebenenfalls vorzichtet werden, wenn die Lagerung des Maturiala oder die Vorbehandlung Get r Zur cine bestinnate Bahntemperatur geben. Normalerweise muß jedoch eine gesonderte Temperiereinrichtung vorgesehen sein. Diese karrn im Ereich der Befeuchtungsatmosphäre odor aber davor angeordnet sein. Im ersten Fall wird sie beispielsweise durch eine Kühlwalze oder eine Kühlfläche anderer Art gebildet, über die die Bahn in der Befeuchtungszone geführt ist.
Dabei wird der Bahn von einer Seite Wärme entzogen, während die Kondensation auf der anderen stattfindet. Infolge der gl-oßen Tiefenwirkung des erfindungsgemäßen Befeuchtungsverfahrens ist in vielen Fällen diese einseitige Bchandlung unbedenklich. Im anderen Fall sind die Temperiereinrichtung beispielsweise eine Uhlwalze) und die Befeuchtungseinrichtung hintereinander angoordnet.
Die Befeuchtuigsatosphäre kann beispielsweise durch auf die zu befeuchtende Bahn gerichtete Düsen gebildet sein, die das Befeuchtungsmedium gegen die Balinoberfläche führen. Der Befeuchtungsgrad wird in diesen Fällen vornehmlich durch die Bahngeschwindigkeit, die Länge der Befeuchtungs strecke und dio Temperatu.differenz bestimmt. Wenn nach der Erfindung die Befeuchtungsatmosphäre ausschließlich von dom Befeuchtungsmedium unter Ausschluß von Inertgasen gebildet wird, ergibt sich infolge der dann außerordentlich hohen Stoff- und Wärmeübergangszahlen eine sehr hohe Befeuchtungs geschwindigkeit. Ohne Notwendigkeit besonderer Mittel zur Erhöhung der tbergangszahle. wird ein Wärmeübergang bis zu tausend Kilokalorien pro Stunde,Quadratmeter und Grad Celsius erzielt.
Bei den Bahngeschwindigkeiten üblicher Papiermaschinen reicht unter diesen Voraussetzungen eine Befeuchtungsstrecke in der Größenordnung von einem bis wenigen Metern.
Venn die Temperiereinrichtung der Bahn vor dem Befeuchtungsbereich liegt, wird die an der Bahn kondensierende Menge des Behandlungsmediums durch die Wärmemenge bN3grenzt, die von der Bahn bei der Taupunkttemperatur (bzw. Sattdampftemperatur) aufgenommen werden karg.
Venn das Befeuchtungsmedium in der Befeuchtungszone frei von Inertgasen ist, findet die Kondensation so rasch statt, daß innerhalb kurzer Strecken die Oberflache der Bahn auf die Taupunkttemperatur (bzw. Sattdampftemperatur) aufgeheizt ist und die Kondensation damit ein Ende findet. Die Befeuchtungsmenge wird in diesen Fällen durch die der Bahn vor dem Eintritt in die Befeuchtingszone verliehene Temperatur bestimmt. Wenn die Befeuohtungsatmosphäre auch Inertgas. enthält (beispielsweise Luft-Wasserdasp£-Gemisch) spielt sich die Kondensation wesentlich langsamer ab, so daß auch längere Befeuchtungsstrecken ftlr die Angleichung der Bahntemperatur an die Taupunkt- bzw. Sattdampftemperatur erforderlich sind. Man wird daher nur dann eine gemischte Befeuchtungsatmosphäre verwenden, wenn eine solche Angleichung nicht beabsichtigt ist. Der Befeuchtungsgrad kann da auch über die Bahngeschwindigkeit und die relative Feuchte der Atmosphäre beinflußt und mit tels dieser Größen geregelt werdon. Normalorweise wird man das Verfahren vorziehen, bei dem ausschließlich das Bofeuchtungsmodiu@ die Befeuchtungsatmosphäre bildet und bei dem dio ßefeuchtungsmenge durch die vor dor Befeuchtungszone eingestellte Temperatur der Bahn bestimmt wird, bzw. die Bahntemperatur in Abhängigkeit von der gewünschten Bahnfeuchte geregelt wird.
Es können mehrere Einrichtungen zum Temperieren der Bahn und zur Erzeugung der Befeuchtungsat:nosp'aäre hintereinander geschaltet werden. Beispiolsweise können Künnen Kühlwalzen und Feuchtluft- oder Dampfdüsen in größerer Zahl wechselnd hintereinander geschaltet sein. Wenn eine gleichniäßige beiderseitige Befeuchtung der Bahn gewünscht wird, werden die Einrichtungen zweckmäßigerweise beiderseits der Bahn angeordnet.
Damit das nicht auf der Bahn niedergeschlagene Befeuchtungsmedium nicht in die Us;lgebung verlorengeht, schließt man zweckmäßigerweise die Befouchtungszone durch ein Gehäuse ein, das die Befeuchtungsatmosphäre von der Umgebung abschließt. Je dichter die Öffnungen zuin Einbzn. Ausführen der Bahn im Gehäuse sind, desto besser ist die Abschirmung und u=so geringer ist der Verlust an Befeuchtungsmedium bzw. die Anreichorung der Umgebung mit demselben. Von entscheidender Bedeutung ist cine sorgfältige Abdichtung aber stets dann, wenn die Befeuchtungsatmosphäre ausschließlich von dem Befauchtungsmedium gebildet werden soll-und Luft ausgeschlossen werden soll, deren Anwesenheit den Wärme und Stoffübergang verschlechtern würde. Es lassen sich zu diesem Zweck unmittelbar auf die Bahnoberfläche wirkende Dichtungsorgane. beispielsweise' Dichtleisten oder die Bahn einschließende Walzenpaare, verwenden, die aber erhebliche konstruktive Probleme aufwerfen können. Wenn man ihnen. die Temperatur der Bahn gibt, schlägt sich an iinen Kondenswasser nieder, das von der Bahn abgeschirmt pferden mußte. Wenn man sie beheizt, so daß keine Kondensation an ihnen auftreten kann, beeinflussen sie die Temperatur der Bahn. Vorteilhafter als solcho uimittelbar auf die Bahnoberfläche wirkenden Dichtungsorgane @ind nach der Erfindung in den Öffnungn des Cehäuses vorgesehenen, die gesamte Bahnbreite überdockende, gegen die Bahn und vorzugsweise zum Gehäuseinnorn gerichtete Blasdüsen, die einen Strahl des Befeuchtungsmediums oder der Befeuchtungsatmosphäre gegen die Bahn blason und einen Vorh. bilden, durch den die umgebende Luft nicht in das Gehäuse einzudringen vormag. Diesc Düscn können einseitig vorgeschen sein, wobei ihnen auf der anderen Bahnseite ein Stützkörper zur Abstützung der Bahn gegenübersteht, oder auf beiden Seiten der Bahn vorgesehen sein, so daß diese berührungsfrei abgedichtet wird. In jedem Fall (sowohl bei mechanischer als auch bei pneumatischer Abdichtung ) wird im Innorn .
des Gehäuses zweckmäßigerweise ein gerin-er Überdruck aufrechterhalten, der das Eindringon der Umgebungsluft vollständig ausschließt.
Besonders vorteilhaft ist die Kombination der gegen die Bahn und zum Gehäuseinnern gerichteten Düsen mit schwachom, innerem Überdruck, wobei der innere Überdruck größer sein muß als die Injoktionswirkung der Düsen. diese Kombination gewährleitet namlich, daß nur ein äußerst geringer Teil der Befeuchtungsatmosphäre im Bereich der Öffnungen in die Umgebung verlorengeht und daß andererselts ein vollkommener Abschluß von der mgebungsluft rzielt wird. In diesam Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die Düsen aus dor Be-Feuchtungsatmosphäre innerhalb des Gehäuses gespeist sind, und zwar insbeiondere mittels eines Gebläses, das innerhalb des GahuseS vor gesehen ist. Damit der Druck ständig in gleicher Höhe aufrechterhalten bleibt, w-d zweckmäßigerweise die Zufuhr des Befeuchtungsmediums in Abhängigkeit von dem innerhalb des Gehäuses herrschenden Druck geregelt.
Um zu verhindern, daß an den Gehäusewänden sich bildendes Kondensat auf die zu behandelnde Bahn tropft, können die Gehäuseinnenwäno auf die Temperatur des Taupunkts (bzw. die Sattdampftemperatur) der Befeuchtungsatmosphäre oder darüber aufgeheizt werden. Stattdessen können auch im Gehäuse Einrichtungen zuin Abführen von Tropfflussigkeit aus dem Bahnbereich vor gesehen sein. Im Gehäuse etwa anfallendes Kondensat kann durch entsprechende Abführungsöffnungen entfernt werden oder aber durch besondere Erhitzer, die vorzugsweise innerhalb des Gehäuses selbst angeordnet sind, weder verdampft werden.
Bei der Befeuchtungsbehandlung nimmt die Bahn eine hohe Temperatur an, beispielsweise ene Temperatur von 7000C bei Wasserdampfbehandlung. Es werden deshalb im An@chluß an die Befeuchtungszone zwockäßigerweise Kühleinrichtungen fiir die Bahn vorgesehen. Im Nomalfall sollte konvolctive Kühlung ausgeschaltet werden, weil sie mit einem meist unerwünscheren Feuchtigkeitsverlust verbunden ist, der gegebenenfalls Ungleichmäßigkeiten n der Feuchteverteilung verursachen kann. man bevorzug- deshalb Kontakt- oder Strahlungskühleinrichtungen. Wenn Jedoch eine über die Bahnbreite ungleichmäßige Befeuchtung gewünscht wird, kann nach vorhergehender gleichmäßiger Befeuchtung ein Teil der zugeführten Fouchtigkeit durch örtlich unterschiedliche Konvektion gezielt wieder entfernt werden.
Bei Inbetriebnahme der Befeuchtungsanlago. ist das Gehäuse zumindest mit fuft gefüllt. Um dieses das Verfahren störende In.ertgas schneller ausspülen zu können, wird das Gehäuse zweckmäßigerweise mit entsprechenden Spüleinrichtungen versehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere *) toilweise bei Verwendung eines von geringem Überdruck gegenüber der Umgebung beaufschlagten Gehäuses, verlangt sehr genaue Dosierung des der Befeuchtungszone zuzufuhrende Befeuchtungsmediums. Diese Forderung steht im Gcgcnsatz zu der erheblichen Regelträgheit üblicher Verdampfer. Erfindungsgemäß kann eine sohr genaue und schnell reagierende Regelung durch Veränderung der Größe der Heizfläche des Verdampfers erreicht werden, die insbesondere durch Änderung des Flüssigkeitsniveaus im Verdampfer bewirkt wird. Es können aber stattdessen auch die Heizflächon gegenüber dem FlUssigketsniveau verstellbar sein.
Mit dem Befeuchtungsmedium Können gegebenenfalls auch andere Stoffe, die auf oder in die Bahn gelangen sollen, dieter zugeführt werden.
Diese können beispielsweise gleichfalls aus der Casphass auf dir Bahn kondensiert werden oder tröpfchenförmig (Aerosol) oder gar fest mit einem Dttsenstrahl auf die Bahn befördert werden.
Die Temperatur der Befeuchtungsatmosphäre soll oberhalb von oder bei dem Taupunkt (bzw. der Sattdampftemperatur) liegen. Nebelbildung innorhalb der Befeuchtungsatmesphäre ist normalerweise unerwünscht, aber nicht ausgeschlossen. Die Nebeltröpfchen sollen möglichst klein sein, damit sie in die Bahnporen gelangen können, wonn sie vom Düsenstrahl gegon die Bahn geschleudert werden, und damit sie leichter von der allgemeinen, zur Bahn als Senke fflr das zu kondensierende Gas gerichteten Strömung mitgenommen werdon können.
Um die Nebelbildung in Form sehr sicher, mög lichst kleiner Partikel zu fördern, können bekannte Kondensationskerne bildende Medien der Befeuchtungsatmosphäre beigegeben werden, die irsbesondero gasförmiger Natur sein können. Ihre Mengen sind so gering, daß sie die Kondensationsgeschwindigkeit nicht beeinträchtigen. Auch geladene Teilchen können als Kondensationskern verwendet worden. Allgemein kann hinsichtlich der Bildung von Kondensationskernen auf bekannte Techriken und die Erfahrungen der Meteorologie zurfickgegriffen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die verteil@@fte Ausführungsbeispiele der Erfindung ver- ßhaulic;.t.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten, verhältnismäßig einfachen Ausführungsform, Fig. 2 die Schemadarstellung mehrerer hintereinandergeschalteter Befeuchtungseinrichtungen und Fig. 3 die schematische, geschnittene Gesamtansicht einer besonders bevorzugten Anlage.
Gemäß Fig. 1 wird die zu befeuchtende Bahn 1 beispielsweise eine Papierbahn, über eine kühl- und/ oder heizbare Walze 2 geführt. Ein Teil der Walze ist von einem Kasten 3 überdeckt, der gemeinsam mit der Walzenoberfläche bzw. Papierbahn einen Raum 4 einschließt. Der Kasten ist doppelwandig mit einem Gehäusezwischenraum 5 ausgeführt. Der Gehäusezwischenraum mündet im Bereich der Zylinderoborfläche der Walze 2 in Düsen 6 und 7, die mit der Zylinderoberfläche einen Spalt zur Durchführung der Bahn 1 einschließen und einen zur Bahn und zum Raum 4 gerichteten Blasstrahl erzeugen, wenn der Gehäusezwischenraus 5 über die Leitung 8 mit Überdruck gespeist ist. Die Walzcnstirnwande werden in beliebiger Weise gegenüber don Gehäuse abgedichtet.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung über die Leitung 8 mit einem Befeuchtungsmedium ge speist, das vorzugsweise Sattdampf oder nur wenige Grade über Sattdampftemperatur erwärmter Wasserdampf ist. Das Medium tritt durch die Düsen 6 und 7 auf die Bahn 1 aus und füllt den Raum 4. Zur Verdrängung der in dom Raum 4 bei Inbetriebnahme enthaltenen Luft kann eine besondere Spülöffnung vorgesehen sein. Die Düsen 6 und 7 sind so gestaltet, daß sich in dem Raui 4 ein gelinder Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck ergibt. Dabei soll die von dem Düsenstrahl auf die umgebende Luft ausgetibte Injektionswirkung geringer als dieser Überdruck sein, so daß keine Luft in den Raum 4 eindringen kann.
Damit Befeuchtungsmedium auf der Oberfläche der Bahn 1 innerhalb des Raumes 4 kondensieren kann, muß die Bahn eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur bzw. Sattdampftemperatur der Befeuchtungsatmosphäre im Raum 4 besitzen. Die Walze 2 wird derart gekühlt oder erwärmt, daß sich die gewünschte Temperatur der 3hnober-.
fläche 1 ergibt. Diese Temperatur braucht nicht unmittelbar gemessen zu werden; es genügt vielmehr, bei einer gegebonen-Bahngeschwind$gReit und einer gegebenen Befeuchtungsatmosphäre im Raum 4 den Befeuchtungseffekt festzustellen und die Befeuchtung der Bahn über o-'e Temperatur der Walze 2 zu regeln, indem die Walzentempe ratur gesenkt wird, um den Befeuchtungseffekt zu verstkrken, und erhdht wird, um@ den Befeuchtungseffekt zu verringern.
Wenn die Zufuhr des Befeuchtungsmediums über die Düsen 6 und 7 mm Raum 4 nicht ausreicht oder wenn man unabhängig von der zugeführten Menge des Mediums einen konstanten Druck an den Düsen 6 und 7 erzeugen will, kann man dem Raum 4 Befeuchtungsmedium noch unmittolbar zuführen. Bei Verwendung reinen Befeuchtungsmediums ohne Inertgasbeimischung braucht für eine Abfuhr der xerbrauchton Befeuchtungsatmosphäre nicht gesorgt zu werden. Wenn jedoch die Befeuchtungsatmosphäre aus einem Gemisch des Befeuchtungsmediums mit Inertgas (Luft-Wasserdampf-Gemisch) besteht, muß ständig für eine Spülung gesorgt werden.
Nur der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung nicht nur über die Temperatur der Walze 2 sondern auc: der die Bahngeschwindigkeit und die Taupunkttemperatur bzw. Sattdar;ipftemperatur der Befeuchtungsatmosphäre geregelt werden kann. Die jeweile nicht geregelten Parameter gehen als Störgrößen ein.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird die Bahn 1 nacheinander über die Walzen 10, 11 und 12 geführt, die heiz- und/oder kühlbar sind. Hinter Jeder der Walzen durchläuft die Bahn ein Blasdüsenpaar, das auf die beiden Bahnoberflächen Düsenstrahlen der Befeuchtungsatmosphäre richtet, nämlich nach der Walze 10 das Düsenpaar 13 - 14, nach der Walze 11 das Düsenpaar 14 - 13 und nach der Walze 12 das Düsenpaar 15 - 16. Die Düsen sind in dem Beispiel als Tragdüsen gemäß DAS 4 192 oa2 angedeutet.
Während des Betriebs wird die Bahn durch die Walzen 10, 11, 12 auf eine Temperatur unterhalb des Taupunkts bzw. der Sattdampftemperatur der von den Düsen 13 bis 16 auf die Bahn- Oberfläche gerichteten Befeuchtungsatmosphäre temperiert. Das kann im Einzelfall Kühlurtg oder Heizung der Bahn bedeuten. Der Befeuchtungseffekt ist abhängig von der Bahngeschwindieit, derart und der Taupunkttemperatur bzw. Sattdampftemperatur des Befeuchtungsmediums, gegebenenfalls von der Bahnlänge, auf der das Befeuchtungsmedium jeweils wirkt und der Geschwindigkeit, mit der es auf die Bahn geführt wird sowie schließlich von der Temperierung durch die Walzen 10, 11 und 12. Die Beeinflussung einer oder mehrerer dieser Größen gestattet die Regelung der Befeuchtung.
Im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.
3 ist die Bahn 1 über eine heiz- und/oder kühlbare Temperierwalze 20, danach durch einen Befeuchtungsraum 21, darin über eine Umlenkwalze 22 und schließlich außerhalb des Befeuchtungsraums über eine kühlwalze 23 geführt. Die Walze 20 ist derart reelbar, daß durch Temperaturzufuhr zur Bahn 1 brur. Wärmesbfuhr von der Bahn eine bestimmte Bahntemperatur beim Eintritt in den Befeuch@e@g tungsraum 21 eingestellt werden kann.
Die Kühlwalze 23 dient zur Kühlung der warm aus dem Befeuchtungsraum 21 austretenden Bahn.
Durch die Kontaktkühlung der Walze 23 soll verhindert werde, daß die gleichmäßig auf die Bahn aufgebrachte Feuchtigkeit gegebenenfalls ungleichmäßig wieder verdunstet.
Der Befeuchtungsraum 21 wird von einem Gehäuse 24 gebildet, das gegen Wärmeverluste isoliert ist. Die Innenwand 25 des Gehäuses ist von einem Hohlmantel 26 umgeben, der über die Leitung 27 mit der Befeuchtungsatmosphäre beaufschlagt ist. Der Innenwand 25 des Gehäuser wird daher mindestens die Taupunkt-bzw. Sattdampftemperatur der Befeuchtungsatmosphäre verliehen. Auf nicht dargestellte Weise kanu für Kondensat-Abfuhr aus dem Mantel 26 gesorgt werden. Bei sehr guter Wärmedämmung des Gehäuses und wenn durch andere Mittel dafür gesorgt ist, daß etwa sich an der Gehäusewand bildendes Kondensat nicht in schädigender Weise auf die zu behandelnde Bahn gelangen kann, kann auf den Mantel 26 gegebenenfalls verzichtet werden.
Das Gehäuse bildet Je eine Öffnung zum Ein führen und Ausführen der Bahn. Diese Öffnung ist als Schlitz ausgefUhrt, der einerseits von einem Stützkörper 30 und andorerseits von Düsen 31 begrenzt wird. Der Stützkörper ist so ausgebildot, daß er lediglich Linienkontakt mit der Bahnoberfläche hat. Er ist ferner derart beheizt, daß er zumindest auf seiner dem Befeuchtungsraum 21 zußewendeten Seite eine Temperatur aufweist, die mindestens Taupunkt- bzw. Sattdampftemperatur ist, so daß sich keine Xondensation auf dem Stützkörper einstellen kann, die gegebenenfalls zu Unannehmlichkeiten im Kontaktbereich führen könnte. Damit die Temperatur der Bahn von dem Kontaktkörper möglichst wenig beeinflusst wird, kann dieser auf der Außenseite eine geringere Temperatur als aut der Innenseite aufweisen, nämlich eine Temperatur, die der Bahntemperatur naheliegt. Die Kontaktzone selbst aber muß, soweit sie mit der Befeuchtungsatmosphäre in Berührung kommen kann, die höhere Temperatur aufweisen.
Die Bahn wird in Jeder Öffnung durch den Strahl der zugehörigen Düse 31 gegen den Stützkörper 30 gedrückt. Die Düsen werden von einem Gobläse 32 gespeist, das aus dem Befeuchtungsraum 21 Befeuchtungsatmosphäre ansaugt und durch die Kanäle 33 den Düsen zuführt. Es ist also Befeuchtungsatmosphäre, die von den Düsen 31 auf die Bahn geblasen wird. Sie erzeugt einen Vorhang, der den Befeuchtungsraum 21 von der umgebenden Luft absperrt.
Die Düsen 31 können dabei eine derart zum Raum 21 gerichtete Richtungskomponente besitzen, daß der größte Teil des Düsenstrahls in den Raum 21 zurückgelangt. Man vermeidet auf diese Weise einen erheblichen Verlust an Befeuchtungsatmosphäre und eine Anreicherung der Umgebung mit dem Befeuchtungsmediums. Zusätzlich oder stattdessen kann vorgesehen sein, daß derjenige Teil deds Düsenstrahls, der nach außen gelangt, unmittelbar vor den Öffnungen abgesaugt wird. Die nach außen gewendeten Teile der Düsen sowie die anderen im Öffnungsbereich befindlichen Gehäuseteile können zur Vermeidung von Kondensation beheizt sein.
Die Abdichtung im Öffnungsbereich wird dadurch vervollständigt, daß in dem Befeuchtungsraum 21 ständig ein geringer Überdruck gegenüber der Umgebung aufrecht erhalten wird, so daß lediglich Befeuchtungsatmosphäre austreten aber nicht Umgebunsluft in den Befeuchtungsraum eintreten kann. Dies ist in dem dargestellten Beispiel insofern von besonderer Bedeutung, als die BEfeuchtungsatmosphäre aus reinem Wasserdampf bestohen soll, dessen Kondensationsgeschwindigkeit an der Bahn durch die Änwesenheit von Luft erheblich beeinflusst würde.
Dieser Wasserdampf wird durch eine Leitung 34 dem Befeuchtungsraum 21 zugeführt, und zwar von einem Dampferzeuger 35, dessen Gehäuse 36 einen Verdampferraum 37 einschließt, in welchem sich Heizrohre 38 befinden, die von Eeizdampf durchströmt sind, mit dem sie über die Loitungen 39 und über ein Regelventil 40 gespeist sind.
Dem Verdampfungsraum 37 wird Wasser als Verdampfungsmedium über eine Rohrleitung 41 mit Regelventil 42 zugeführt. Der Wasserstand im Verdampfungsraum 37 kann in dem Standrohr 43 mittels einer Schwimmermeßeinrichtung 44 oder einer r anderen geeigneten Meßeinrichtung festgestellt werden.
Zur Feststellung des Überdrucks im Befeuchtungsraum 21 gegenüber der Umgebung ist ein Druckmesser 45 vorgesehen, dessen Meßimpulse auf einen Regler 46 geführt sind, der die Leistung des Dampferzeugers abhängig von der gemessenen Druckdifferenz regelt. Und zwar ird vorzugsweise der Regelimpuls über die Leitung 47 auf das Regelventil 42 zur Regelung der denVerdampfer zufließenden Wassermenge gegeben. Die Leitung des Dampferzeugers ist - ausreichende Heizdampfzufuhr vorauigesetzt,-insofern von der Wasserzufuhr abhängig, als die Wasserzufuhr die Höhe des Wasserniveaus im Verdampferraum 37 und damit die Größe der Heizfläche an den Heizrohren 38 bestimmt, an denen Wärme zum Zwecke der Verdampfung übortragen wird. Die Änderung des Wasserstands kann über eine Impulsleitung 48 zum Regler 46 zurückgeführt sein. Es läßt sich auf diese Weise eine Regelung mit PID-Charakeristik erreichen.
Statt der Regelung über die Wasserzufuhr önnte selbstverständlich auch eine Regelung über die Heizleistung mittels Ventil 40 geregelt werden; die Regelung über den Wasserstand im Verdampferraum 37 erscheint aber in vielen Fällen vorteilbafter, weil sie weniger leicht sprunghaften Störeinflüssen ausgesetzt werden kann.
Bei 50 ist ein an den Befeuchtungsraum 21 angeschlossenes Rohr mit Absperrklappe angedeutet, das zu Spülzwecken bei Inbetriebnahme der Anlage geöffnet werden kann.
Die Anlage wird in folgender Weise betrieben: Bei Inbetriebnahme wird zunächst so lange bei geöffneter Klappe des Rohrs 50 und bei eingeschaltetem Ventilator 32 solange Dampf in den Befeuchtungsraum 21 geleitet, bis die Luft daraus verdrängt ist. Der Stützkörper 30 wird auf die gewünschten Tomperaturen aufgeheizt. Die Bahn wird dann mit einer Temperatur, die unterhalb der Sattdampftemperatur des im Befeuchtungsraum 21 befindlichen Dampfs liegt, und die durch geeignete Kühlung oder, Beheizung der Walze 20 erzeugt wird, durch den Befeuchtungsraum 21 geführt und anschließend auf der Walze 23 gekühlt. Die Geschwindigkeit der Bahn ist im terhEltnis zu der Länge der Bahnführung innerhalb des Befeuchtungsraums 21 so bemessen, daß sich die Temperatur der Bahnoberfläche innerhalb des Befeuchtungsraums so weitgehend der Sattdampftemperatur nähert, daß schließlich eine nennenswerte Kondensation nicht mehr stattfindet und auf diese Weise die Befeuchtung im wesentlichen unabhängig von der Bahngeschwindigkeit wird.
Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die Erfindung auch eine gewichtsproportionale Befeuchtung der Bahn gestattet. Da die niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge abhängig ist von der Wärmemonge> die von der Papierbahn bis zum Erreichen Sattdampftemperatur aurgenommen werden kann, ist die niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge auch proportional dem örtlich gegebenenfalls unterschiedlichen Bahngewicht, sofern die Verweilzeit der Bahn in der Kammer im Verhältnis zur Bahndicke so groß ist, daß auch die tiefer liegenden Schichten der Bahn Gelegenheit hatten, Wärme aufzunehmen. Wenn hingegen nur eine flächenporoportionale Befeuchtung unabhängig von etwa örtlich unterschiedlichen Gewichten beabsichtigt ist, wird man durch geeignete Bemessung der Einflußgrößen dafür sorgen, daß lediglich an der Bahnoberfläche Wärme umgesetzt wird, so daß die Temperatur der tieferen Bahnschichten außer Einfluß bleibt. Bei dicken Bahnen kann dies beispielsweise dadurch geschehen, daß die gesamte Bahn zunächst auf *) der eine verhlltnismäßig hohe, Jedenfalls oberhalb der Sattdampftemperatur liegende Temperatur aufgeheizt und dann kurz vor dem Eintreten der Bahn in den Befeuchtungsraum lediglich eine dünne Oberflächenschicht der Bahn durch rasche und intensive Kühlung auf eine niedrigere Temperatur gebracht wird.
Wenn eine gleichmäßige Befeuchtung der Bahn über ihre gesamte Breite gewünscht wird, wird die Babn Mittels der Walze 20 gleichmäßig temperiert. Wenn Jedoch ein über die Bahnbreite wechselndes Feuchteprofil gewünscht wird, wird durch axial unterschiedliche Beheizung bzw. Kühlung der Walze 20 das Temperaturprofil der Bahn entsprechend beeinflußt. Dies kann beispielsweise einfach in der Weise geschehen, daß im Walze innern eine achsparallele Leiste mit abschaltbaren Sprühdüsen für das Heiz- bzw.
Kühlmedium vorgesehen wird oder daß zwischen dieser Walze einerseits und dem Befeuchtungsraum andererseits eine quer zur Bahn regelbare Heizung oder Kühlung vorgesehen wird, die konvektiv oder Mit Infrarotf.ldern arbeiten kann.
Schließlich kann das Feuchteprofil auch dadurch)beelnflusst werden, daß man zusätzlich oder stat t der Kühlwalze 23 eine zonenweise unterschiedliche Konvektion auf die Bahn einwirken läßt> mit der Wirkung, daß ein Teil der auf die Bahn aufgebrachten Feuchte in zonenweise unterschiedlichem Maß wieder abgenommen wird.
Das Einführen des Materials erfolgt insbesondere bei durchlaufenden Bahnen mit Einzugsketten oder dadurch, daß die materialbahnführenden Bauteile als Einheit in Kassettenform mit der Materialbahn in die Kammer eingeschoben werden. Wenn das Material bogenförmig zugeführt wird, kann es durch ein Rostsystem, ein flexibles Band oder dergleichen geführt werden. Die zum Transport bzw. Einzug dienenden Teile soll ten im Pereich-dr Befeuchtungskammer die Taupunkttemperatur aufweisen.

Claims

Patentans pr\A-che

1. Verfahren zum Befeuchten einer Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß man das Befeuchtungsmedium auf der Bahn kondensieren läßt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn mit einer unterhalb des Taupunkts liegenden Temperatur durch eine das gasförmige Befeuchtungsmedium enthaltende Atmosphäre geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch Oekennzeichnet, daß die Befeuchtungsatmosphäre ausshließlich von dem Befeuchtungsmedium bei oder wenig oberhalb seiner Sattdampftemperatur gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenazeichnet, daß die Bahn temperiert wird, während sie von dem gasförmigen Befeuchtungs.edium beauischlagt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn temperiert wird, bevor sie von dem Befeuchtungsmedium beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche i - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf der Bahn nieder;uschlagenden Befeuchtungsmediums durch Regelung der Bahntemperatur gegenüber dem fest eingestellten Taupunkt bzw, der Sattdamp: temperatur der Befcuchtungsatmosphäre bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn so lange in der Befeuchtungsatmosphäre belassen wird, bis sie deren Taupunkt- bzw. Sattdampttemperatur im wesentlichen erreicht hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, gekennzeichnet durch örtlich unterschiedliche Temperierung der Bahn.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet> daß mit dem Beteuehtungsmedium noch andere Stoffe im zu kondensierenden gasförmigen, im flüssigen (Aerosol) oder iein verteilten festen Zustand zugeführt werden.

10. Vorrichtung zum Befeuchten einer Bahn mittels des Verfahrens nach eine. der Ansprüche i - 9, gekennzeichnes darch eine Einrichtung z@@ @emperieren der Dahn (1) und eine Einricht, g zur Erzougung der Befouchtungsat@osphäre und eine Einrichtung zun Führcn der Bahn durch die Befeuchtungsat@osphäre.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Einrichtung (8) zum Tomperieren der Bahn im Bereich (4) der Befeuchtungszene vorg@@enon ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß doe Einrichtung (10, 11, 12, 20) zum Temperieren deer Dahn (1) längs des Bahnwegs vor der Befeuchtungszone (13-16, 21) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere einrichtungen (10-12) zum Temperieren der Bahn und zur Erzeugung der Befeuchtungsatmosphäre (13-16) hintereinander geschaltet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüch@ 10 - 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Einrichtungen (13-16) zur Erz@ugung der Bef@uchtungsatmosphäre beiderseits der @@@n (1) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die @@@@rich@ung zur Erzeugung der Refeuchtungsatmosphdre ein Gehäuse (3, 24) umfaßt, das die Defeuchtungsatmosphäre von der Umgebung absehließt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Gchäise (3, 24) abgedichtete Öffnungen zum Ein- bzw. Ausführen der Sahn (1) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Dichtung aus einer oder mehreren, die Befeuchtungsatmosphäre oder das Befeuchtungsmedium gegen die Bahn blasenden Düsen (6, 7, 31) besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Düse bzw. Düsen zum Gehäuseinnern gerichtet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse mit Einrichtungen zur Erzeugung eines inneren Überdrucks aus @-rüstet ist.

20. Vorrichtung nach anspruch 17, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Säsen (31) aus der Sefeuchtungsatnesphäre in@erhalb des Gchäuses (24) gespeist sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das die Düson speisende Gebläse (32) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprücke 10 - 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zufuhr des @ofeuchtungsmediums in Abhängigkeit von dem innerhalb des Gehäuses herrschenden Druck regelbar ist.

23. Vorrichtung nach eine der Ansprüche 10 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß die innerc Gehäuse wand (25) auf die Temperatur des Taupunkts bzw.

die Sattdampftemperatur der Befeuchtungsatmosphäre oder darüber aufgeheizt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse Einrichtungen zum Abführen von Tropfflüssigkeit aus dem Bahnbereich vorgesehen sind.

häuse zum Abführen oder Verdampfen des Mond@@@@@@@@@@.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperiereinrichtung eine von der Bahn umlaufende Kähl-und/oder heizbare Walze (10-12, 20) um@aßt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur der Bahn in Abhängigkeit von der Feuchtigkeitsaufnahme der Bahn regelbar ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Anschiuß an die Befeuchtungszone (21) eine Kühleinrichtung (23) für die Bahn angeordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung eine Koatakt-oder Strahlungskühleinrichtung ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche LO - 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) mit einer Einrichtung (50) zur Spülung mit reinem @efouchtungsmedium bei Inbetriebnahme ausgerüstet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verdampfungsmenge des Befeuchtungsmediums durch Veränderung der Größe der Heizfläche (38 des Verdampfers (35) veränderbar ist.

32. Vorrichtung nach anspruch 31, d a d u r c h g e k e n nzeichnet, daß die Heizfläche (38) des Verdampers (35) durch Änderung des Flüssigkeitsniveaux im Verdampfer einstellbar ist.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Befeuchtungsatmosphäre wenigstens ein Kondensationskern bildendes Medium beigegeben wird.