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EP1144291B1 - Verfahren und vorrichtung zur verminderung des volumens oder drucks eines fluids, das von sich bewegenden oberflächen in einen spalt eingeschleppt wird - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verminderung des volumens oder drucks eines fluids, das von sich bewegenden oberflächen in einen spalt eingeschleppt wird Download PDF

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Publication number
EP1144291B1
EP1144291B1 EP99941528A EP99941528A EP1144291B1 EP 1144291 B1 EP1144291 B1 EP 1144291B1 EP 99941528 A EP99941528 A EP 99941528A EP 99941528 A EP99941528 A EP 99941528A EP 1144291 B1 EP1144291 B1 EP 1144291B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
web
gap
dividing element
roll
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99941528A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1144291A2 (de
EP1144291A3 (de
Inventor
Dietrich SCHÜLER
Ewald Georg Welp
Bruno Holtmann
Armin Hutzenlaub
Hans RÜCKERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1144291A2 publication Critical patent/EP1144291A2/de
Publication of EP1144291A3 publication Critical patent/EP1144291A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1144291B1 publication Critical patent/EP1144291B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/08—Web-winding mechanisms
    • B65H18/26—Mechanisms for controlling contact pressure on winding-web package, e.g. for regulating the quantity of air between web layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2601/00—Problem to be solved or advantage achieved
    • B65H2601/20—Avoiding or preventing undesirable effects
    • B65H2601/21—Dynamic air effects
    • B65H2601/211—Entrapping air in or under the material

Definitions

  • Moving machine elements are used in a variety of technical fields or arranged or guided web or band-shaped elements so that they form a tapering gap.
  • the moving surface of the element or Materials drags a fluid (gas, liquid) into the gap, its volume or pressure leads to negative effects if certain limit values are exceeded.
  • the geometry of the gap is either dimensionally stable or variable in shape.
  • Dimensionally stable column are formed, for example, between two rollers rotating parallel to the axis or between a moving track supported by a guide element and a another element.
  • Shape-variable gaps form one element, for example (drive roller, Guide roller or roller, winding roller, etc.) and a path or two running towards it lanes converging.
  • the air volume introduced reduces the Heat transfer between the roller surfaces and the web and thus also the Cooling or heating capacity. Since cooling or heating roller groups mostly also as train stations serve for the web, good adhesion is also necessary to increase the traction transfer.
  • the air cushion introduced interferes with the transition of the coating material from the applicator to the train.
  • Another application of the invention is the coating of material webs in a method in which a liquid coating material by means of an application element, For example, an applicator roller is applied, the one with the web narrowing order gap. That from the order element in the order column conveyed liquid coating material builds up a pressure that corresponds to the application quantity decisively influenced on the web. Too high pressure in the order gap With absorbent paper or cardboard webs, the coating material, for example pigment paint, in an undesirably large amount in the web penetrates.
  • an application element For example, an applicator roller
  • a sealing device in a cylinder dryer which has a plurality of drying cylinders around which the paper web to be dried looped and supported by a wire mesh.
  • To avoid Blistering between the wire mesh and the paper web due to pressure differences between both sides of the wire mesh are in the space between the Wire mesh and a cylinder arranged shield-shaped elements, the free end in the gap between the wire mesh and the cylinder.
  • the opposite The end of the shield-shaped elements is connected to a blow box, the blow openings contains from which air is blown against the direction of travel of the web.
  • the shield-shaped Elements prevent air from being transported through the wire mesh and thus cause the overpressure in the gap between the wire mesh and the cylinder is reduced.
  • FR-A-2 442 785 is a device for removing air from the room rotating roller and a path running onto this known, in which in the A sealing strip is arranged between the roll and the web.
  • the Sealing strip is mounted at its rear end and extends flat in the gap between the roll and the web. Together with in the direction of web travel in front of her scrapers lying against the web, that of the roller and the web entrained air is directed so that it does not enter the gap between the web and the Roller arrives.
  • the object of the invention is therefore to provide a method with which the volume or pressure of a moving surface into a gap entrained fluids can be easily reduced without undesirable Side effects occur.
  • a separating element used according to the invention brings about a pressure or volume reduction in the gap without the moving surface (e.g. the web) or another element forming the gap is touched.
  • the separating element is required neither a mechanical drive nor any other energy supply. It also offers the possibility of the pressure or volume ratios solely through its design and position to influence specifically in the gap. For example, when winding Material webs a - albeit small - amount of air can be wrapped when this is desired for the winding quality.
  • the invention takes advantage of the physical effect that the transition from two flows separated by a separating element in two channels of lower height only a flow in a channel of greater height one of the viscosity of the flowing Fluids, the length and height of the channels and the flow velocity dependent Pressure drop and / or the volume flow of the flowing into the gap Fluid decreases.
  • Figure 1 the arrangement and design of a partition element according to the invention shown on the example of a winding, in which a web 1, preferably one Paper, cardboard or plastic web is wound into a winding roll 2.
  • a web 1 preferably one Paper, cardboard or plastic web is wound into a winding roll 2.
  • winding rolls 2 prepare the on the web 1 and the outermost layer of the Wrapping roll 2 adhering air boundary problems. It must be avoided too to wrap large amounts of air in the winding roll 2, as this becomes undesirable Influencing the winding hardness and winding errors, for example folds, in the would wrap roll 2.
  • the web 1 running onto the winding roll 2 forms one with the outermost layer narrowing inlet gap 3, in which the introduced air builds up an excess pressure.
  • the Overpressure is particularly in the case of very large web widths of several meters and at impermeable materials degraded too slowly because the air is difficult to escape can.
  • a flexible separating element 4 is approximately parallel to the plane of the Web 1 extending so arranged that the inlet gap 3 from the inlet side in two Flow channels 5, 6 is divided.
  • the separating element 4 is at its in the direction of movement the moving surface - here the lane 1 - at the rear end, i.e. at the Inlet side, stored. Its front, free end is flat and tapered extends into the gap 3 without the web 1 or the other, the gap 3 delimiting element (here the winding roller 2).
  • the flexible partition 4 consists of a flexible material, in particular a plastic film, so that it can align itself in the middle of the inlet gap 3.
  • a suitable separating element 4 has shown a plastic film from 50 microns to 100 microns thick.
  • the separating element 4 extends so far into the gap 3 that the flow channels 5, 6 the narrowest point at the front end of the separating element 4 is a maximum height 1 mm. Then the inlet gap 3 widens suddenly. This leads this point to a reduction in the volume flow of air introduced and to a pressure drop, which is the contact between the ascending web 1 and the winding roll 2 significantly improved. So that the pressure drop in the inlet gap 3 over the entire width of the Lane 1 occurs, the separating element 4 preferably extends over the entire width of the Lane 1.
  • the magnitude of the pressure drop depends, among other things, on the position of the front end of the Separating element 4 depends, it can by the immersion depth of the separating element 4 in influence gap 3.
  • the separating element 4 is therefore preferably so on the inlet side attached that the depth of immersion in the gap 3 can be varied. As in Figure 1 is shown, the attachment of the separating element 4 on the inlet side in and against Web direction (arrow 7) adjustable by means of an adjusting motor 8. Because of the friction with the entrained air, the separating element 4 with a certain force in the Gap 3 pulled in. This offers the possibility of changing the pressure ratios at the end of the Control gap 3 via this pulling force.
  • That determined by a force measuring device 9 Traction serves as a reference variable, which is adjusted depending on the measured force Motor 8 the position of the separating element 4.
  • a control device which controls the adjusting motor 8 so that predetermined values of the tensile force are maintained become.
  • FIG. 2 shows the arrangement of a separating element 4 according to the invention in the inlet gap 3 between a web 1 made of paper, cardboard or plastic and a driven one Web tension roller 10 shown.
  • This also applies to this embodiment Separating element 4 automatically in the inlet gap 3 without touching the web 1st or the roller 10 occurs.
  • the pressure drop behind the separating element 4 leads to the Web 1 adheres to the driven roller 9 without slip.
  • the floating of lane 1 on an air cushion formed by the introduced air is avoided. Let it be significantly greater tensile stresses even with rollers 10 with a smooth metal surface transferred to lane 1. Markings such as those used for rolling with grooves sensitive plastic films can be avoided.
  • the arrangement of a separating element according to the invention is also advantageous at free rotatable guide rollers for material webs. Even with non-driven guide rollers a slip-free contact between the web and the roll must be guaranteed, to prevent the web from running sideways or markings on sensitive webs prevent.
  • the separating elements according to the invention can advantageously be used in Run-up gap of the web on rolls or rollers of so-called edge control devices Arrange. Such edge control devices are used to To precisely guide the longitudinal edges of webs.
  • FIG. 3 shows the arrangement of separating elements 4 in a cooling roll group 11 shown following the dryer 12 of a coating device.
  • the in the inlet gap 3 between a cooling roller 11 and the web 1 on above Partition elements 4 described described reduce the volume entrained air.
  • Figure 4 shows a group of heating rollers 13 for heating and tension regulation for plastic films.
  • web 1 is closed in the feed nip each heating roller 13 a separator 4 arranged to heat transfer improve. Since cooling rolls 11 and heating rolls 13 mostly also serve as drawing rolls, the separating elements 4 simultaneously improve the adhesion to the respective roller 11, 13. It an increased tensile force can thus be applied to the web 1.
  • Separating elements 4.1, 4.2 may be arranged, as shown in Figure 5. Each of the Separating elements 4.1, 4.2 is then based on the above in the description of FIG. 1 explained way built and stored.
  • the arrangement of two separating elements 4.1, 4.2 divides the gap into three flow channels 5, 6, 14, which are at the end of the separating elements 4.1, 4.2 merge into a flow channel of greater height.
  • the arrangement of two or more separating elements 4.1, 4.2 has the advantage that the height difference of the Channels in front of and behind the dividers to enhance the effect is larger others are given the option of applying pressure between the two separators 4.1, 4.2 so as to adjust the geometry of the outer flow channels 5, 6 influence.
  • the two separators 4.1, 4.2 on their front
  • the separating element has the shape of a flat in the gap 3 leaking hose with wedge-shaped cross-section.
  • FIGS. 6 and 7 show the use of a separating element 4 in a coating device shown.
  • the coating material is made by an applicator here an application roller 15 - applied to the web 1, which when applying a Counter roll 16 is supported.
  • the application roller 10 forms one with the web 1
  • Application gap 3 in which the coating material brought up by the application roller 15 is handed over to Bru 1.
  • Coating devices of this type are used to coat paper or cardboard webs with pigment coating ink.
  • a separating element 4 serves to reduce the air boundary layer before application.
  • a guide element 18 is arranged at a short distance in front of the application gap 17, that forms a tapering gap 3 with the web 1. That the gap 3 in two flow channels dividing separator 4 is based on the above in the embodiment constructed and arranged according to Figures 1 and 2 described. Right away behind the separating element 4 is at the position at which the coating material in causes.
  • FIG. 7 shows a coating device in which the separating element 4 is used serves to reduce the liquid pressure in the application gap 17. Too high pressure in the Order gap 17 leads especially in the case of absorbent paper or cardboard webs that the coating material penetrates into the web 1 in an undesirably large amount.
  • the separator 4 is arranged so that its front free end is in the the application gap 17 filled with the liquid coating material. It shares that Application gap 17 in two flow channels and causes a drop in the liquid pressure.
  • the Excess is in a known manner with a in the web running direction behind the applicator roller 15 arranged metering system 19 scraped down to the desired coat weight.
  • the dosing system 19 contains a known dosing element, a in the exemplary embodiment Scraper knife 20, which scrapes off the excess and smoothes the applied layer.
  • a separating element according to the invention is not limited to the above described embodiments limited. It can be used anywhere where a moving surface into a fluid, i.e. a liquid or a gas Gap introduced, the pressure or volume shows undesirable effects.
  • the Invention makes it possible to increase the volume or the pressure of the introduced fluid reduce without touching the moving surface or another element or Units are used that require energy; for example suction devices.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Advancing Webs (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Auf einer Vielzahl von technischen Gebieten werden sich bewegende Maschinenelemente oder zu bearbeitende bahn- oder bandförmige Elemente so angeordnet oder geführt, daß sie einen zulaufenden Spalt bilden. Die sich bewegende Oberfläche des Elements oder Materials schleppt ein Fluid (Gas, Flüssigkeit) in den Spalt, dessen Volumen oder Druck zu negativen Effekten führt, falls bestimmte Grenzwerte überschritten werden. Die Geometrie des Spalts ist entweder formstabil oder formvariabel. Formstabile Spalte werden beispielsweise gebildet zwischen zwei sich achsparallel drehenden Walzen oder zwischen einer sich bewegenden, von einem Leitelement abgestützten Bahn und einem weiteren Element. Formvariable Spalte bilden beispielsweise ein Element (Antriebswalze, Leitrolle oder -walze, Wickelrolle etc.) und eine darauf zulaufende Bahn oder auch zwei aufeinander zulaufende Bahnen.
Ein wichtiges technisches Anwendungsgebiet für das Verfahren bzw. die Vorrichtung ist die Herstellung und Weiterverarbeitung von bahnförmigen Materialien (Papier-, Kartonbahnen, Kunststoffolien), wo es vielfach erforderlich ist, die auf ein Element (Walze, Rolle, starres Leitelement, Wickelrolle) auflaufende Bahn in sehr engen Kontakt mit diesem Element zu bringen.
Insbesondere bei hohen Bahngeschwindigkeiten kann dabei die in den Zulaufspalt eingeschleppte Luft Probleme bereiten. Die eingeschleppte Luft baut einen Überdruck auf, der die Bahn von dem Element wegdrückt und so unerwünscht negative Effekte verursacht: So wird beim Aufwickeln von Materialbahnen zu Wickelrollen beim Auflaufen der Bahn auf die Wickelrolle unerwünschterweise Luft mit eingewickelt. Bei Antriebswalzen beginnt die Bahn durch das eingeschleppte Luftpolster zu schwimmen. Die Haftung und somit die Antriebskraft geht verloren. Bei Walzen oder anderen Leitelementen, die zum Steuern des Bahnlaufs dienen, führt ein Aufschwimmen dazu, daß die Funktion nicht mehr gegeben ist, die Bahn seitlich verläuft.
Bei Kühl- oder Heizwalzen für Bahnen reduziert das eingeschleppte Luftvolumen den Wärmeübergang zwischen den Walzenoberflächen und der Bahn und damit auch die Kühl- oder Heizleistung. Da Kühl- oder Heizwalzengruppen meistens auch als Zugstationen für die Bahn dienen, ist eine gute Haftung auch notwendig, um die Zugkraft zu übertragen. Beim Beschichten von Materialbahnen, beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, stört das eingeschleppte Luftpolster den Übergang des Beschichtungsmaterials von dem Auftragwerk auf die Bahn.
Stand der Technik
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um den durch die eingeschleppte Luft in dem Spalt zwischen einer Bahn und einem weiteren Element verursachten negativen Effekten entgegenzuwirken: So werden beim Aufwickeln von Bahnen zu Wickelrollen Andruckwalzen eingesetzt, die beim Auflaufen der Bahn auf die Wickelrolle die Luft abquetschen. Andruckwalzen sind konstruktiv aufwendig und können bei empfindlichen Materialien zu Markierungen führen. Zudem können sie unerwünschterweise die Wickelhärte beim Aufwickeln beeinflussen. Eine Kontaktverbesserung mit Andruckwalzen ist dann nicht möglich, wenn die Bahn beschichtet ist oder wenn beim Andrücken Falten gebildet werden. Bei Antriebswalzen ist es bekannt, durch eine entsprechende Gestaltung der Mantelfläche, beispielsweise durch Aufbringung von Nuten, den Kontakt zu verbessern. Allen diesen Gegenmaßnahmen ist gemeinsam, daß sie entweder konstruktiv sehr aufwendig sind oder zu unerwünschten Nebeneffekten führen können.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Beschichten von Materialbahnen in einem Verfahren, bei dem ein flüssiges Beschichtungsmaterial mittels eines Auftragselements, beispielsweise einer Auftragswalze, aufgetragen wird, die mit der Bahn einen sich verengenden Auftragspalt bildet. Das von dem Auftragselement in den Auftragspalt geförderte flüssige Beschichtungsmaterial baut einen Druck auf, der die Auftragsmenge auf die Bahn entscheidend beeinflußt. Ein zu hoher Druck im Auftragspalt führt bei saugfähigen Papier- oder Kartonbahnen dazu, daß das Beschichtungsmaterial, beispielsweise Pigmentfarbe, in einer unerwünscht großen Menge in die Bahn eindringt.
Aus der EP-A-0 130 158 ist eine Dichtvorrichtung in einem Zylindertrockner bekannt, der eine Vielzahl von Trocknungszylindern aufweist, um die die zu trocknende Papierbahn schleifenförmig und von einem Drahtgeflecht abgestützt geführt wird. Zur Vermeidung von Blasenbildung zwischen dem Drahtgeflecht und der Papierbahn aufgrund von Druckunterschieden zwischen beiden Seiten des Drahtgeflechts sind im Raum zwischen dem Drahtgeflecht und einem Zylinder schildförmige Elemente angeordnet, deren freies Ende in den Spalt zwischen dem Drahtgeflecht und dem Zylinder reicht. Das entgegengesetzte Ende der schildförmigen Elemente ist mit einem Blaskasten verbunden, der Blasöffnungen enthält, aus denen Luft gegen die Laufrichtung der Bahn geblasen wird. Die schildförmigen Elemente verhindern dabei, daß Luft durch das Drahtgeflecht abtransportiert wird und bewirken so, daß der Überdruck in dem Spalt zwischen Drahtgeflecht und dem Zylinder reduziert wird.
Aus der FR-A-2 442 785 ist eine Vorrichtung zum Entfernen von Luft von dem Raum einer sich drehenden Rolle und einer auf diese auflaufenden Bahn bekannt, bei der in dem Spalt zwischen der Rolle und der Bahn eine Dichtungsleiste angeordnet ist. Die Dichtungsleiste ist an ihrem hinteren Ende gelagert und erstreckt sich flach auslaufend in den Spalt zwischen der Rolle und der Bahn. Sie bewirkt gemeinsam mit in Bahnlaufrichtung vor ihr an der Bahn anliegenden Schabern, daß die von der Walze und der Bahn mitgeschleppte Luft so geleitet wird, daß sie nicht in den Spalt zwischen der Bahn und der Walze gelangt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich das Volumen oder der Druck eines von sich bewegenden Oberflächen in einen Spalt eingeschleppten Fluids konstruktiv einfach vermindern läßt, ohne daß unerwünschte Nebeneffekte auftreten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäß eingesetztes Trennelement bewirkt eine Druck- oder Volumenverminderung im Spalt, ohne daß die sich bewegende Oberfläche (beispielsweise die Bahn) oder ein anderes, den Spalt bildendes Element berührt wird. Das Trennelement benötigt weder einen mechanischen Antrieb noch sonstige Energiezufuhr. Es bietet darüber hinaus die Möglichkeit, allein durch seine Gestaltung und Position die Druck- oder Volumenverhältnisse im Spalt gezielt zu beeinflussen. So kann beispielsweise beim Aufwickeln von Materialbahnen eine - wenn auch geringe - Menge von Luft eingewickelt werden, wenn dies für die Wickelqualität gewünscht wird.
Die Erfindung macht sich den physikalischen Effekt zunutze, daß der Übergang von zwei durch ein Trennelement getrennten Strömungen in zwei Kanälen geringerer Höhe zu nur einer Strömung in einem Kanal größerer Höhe eine von der Viskosität des strömenden Fluids, der Länge- und Höhen der Kanäle und der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Druckabsenkung bewirkt und/oder der Volumenstrom des in den Spalt einströmenden Fluids sich verringert.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Varianten und Ausgestaltungen der Erfindung zum Einsatz bei der Herstellung und Verarbeitung bahnförmiger Materialien.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele:
Figur 1
zeigt den Einsatz einer Folie als Trennelement beim Aulwickeln einer Bahn zu einer Wickelrolle,
Figur 2
zeigt den Einsatz eines Trennelements an einer Bahnzugwalze,
Figur 3
zeigt den Einsatz von Trennelementen in einer Kühlwalzengruppe hinter dem Trockner einer Beschichtungsanlage für bahnförmige Materialien,
Figur 4
zeigt eine Heizwalzengruppe zum Erwärmen und Spannungsregulieren bei Kunststoffolien,
Figur 5
zeigt den Einsatz zweier Trennelemente im Zulaufspalt einer Bahn zu einer Walze,
Figur 6
zeigt die Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung, bei der ein Trennelement zum Abbau der Luftgrenzschicht vor dem Auftragspalt eingesetzt wird, und
Figur 7
zeigt die Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung, bei der das Trennelement zur Verminderung des Flüssigkeitsdrucks im Auftragspalt dient.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Figur 1 sind die Anordnung und die Gestaltung eines erfindungsgemäßen Trennelements am Beispiel einer Aufwicklung dargestellt, bei der eine Bahn 1, vorzugsweise eine Papier-, Karton- oder Kunststoffbahn, zu einer Wickelrolle 2 aufgewickelt wird. Bei der Herstellung von Wickelrollen 2 bereiten die an der Bahn 1 und an der äußersten Lage der Wickelrolle 2 anhaftenden Luftgrenzschichten Probleme. Es muß vermieden werden, zu große Luftmengen in die Wickelrolle 2 einzuwickeln, da dies zu einer unerwünschten Beeinflussung der Wickelhärte und zu Wickelfehlern, beispielsweise Falten, in der Wickelrolle 2 führen würde.
Die auf die Wickelrolle 2 auflaufende Bahn 1 bildet mit der äußersten Lage einen sich verengenden Zulaufspalt 3, in dem die eingeschleppte Luft einen Überdruck aufbaut. Der Überdruck wird insbesondere bei sehr großen Bahnbreiten von mehreren Metern und bei undurchlässigen Materialien zu langsam abgebaut, da die Luft nur schwer entweichen kann.
In dem Zulaufspalt 3 ist ein biegsames Trennelement 4 sich in etwa parallel zur Ebene der Bahn 1 erstreckend so angeordnet, daß der Zulaufspalt 3 von der Zulaufseite her in zwei Strömungskanäle 5, 6 unterteilt wird. Das Trennelement 4 ist an seinem in Bewegungsrichtung der bewegten Oberfläche - hier der Bahn 1 - hinteren Ende, also an der Zulaufseite, gelagert. Sein vorderes, freies Ende ist flach auslaufend gestaltet und erstreckt sich in den Spalt 3 hinein, ohne die Bahn 1 oder das andere, den Spalt 3 begrenzende Element (hier die Wickelrolle 2) zu berühren. Das biegsame Trennelement 4 besteht aus einem flexiblen Material, insbesondere einer Kunststoffolie, so daß es sich selbsttätig in der Mitte des Zutaufspalts 3 ausrichten kann. Als geeignetes Trennelement 4 hat sich eine Kunststoffolie von 50 µm bis 100 µm Dicke gezeigt.
Das Trennelement 4 reicht so weit in den Spalt 3 hinein, daß die Strömungskanäle 5, 6 an der engsten Stelle am vorderen Ende des Trennelements 4 eine Höhe von maximal 1 mm aufweisen. Anschließend erweitert sich der Zulaufspalt 3 schlagartig. Dies führt an dieser Stelle zu einer Verminderung des Volumenstroms an eingeschleppter Luft und zu einem Druckabfall, der den Kontakt zwischen der auflaufenden Bahn 1 und der Wickelrolle 2 erheblich verbessert. Damit der Druckabfall im Zulaufspalt 3 über die gesamte Breite der Bahn 1 auftritt, erstreckt sich das Trennelement 4 bevorzugt über die gesamte Breite der Bahn 1.
Da die Größe des Druckabfalls unter anderem von der Position des vorderen Endes des Trennelements 4 abhängt, läßt sie sich durch die Eintauchtiefe des Trennelements 4 in den Spalt 3 beeinflussen. Bevorzugt ist das Trennelement 4 an der Zulaufseite daher so befestigt, daß die Eintauchtiefe in den Spalt 3 variiert werden kann. Wie in Figur 1 dargestellt, ist dazu die Befestigung des Trennelements 4 an der Zulaufseite in und gegen Bahnlaufrichtung (Pfeil 7) mittels eines Verstellmotors 8 verstellbar. Aufgrund der Reibung mit der eingeschleppten Luft wird das Trennelement 4 mit einer gewissen Kraft in den Spalt 3 hineingezogen. Dies bietet die Möglichkeit, die Druckverhältnisse am Ende des Spalts 3 über diese Zugkraft zu steuern. Die von einem Kraftmeßgerät 9 ermittelte Zugkraft dient als Führungsgröße, in Abhängigkeit von der gemessenen Kraft verstellt der Motor 8 die Position des Trennelements 4. Beim Aufwickeln wird die Eintauchtiefe des Trennelements 4 in Abhängigkeit vom Durchmesser der Wickelrolle 2 und der Geschwindigkeit der Bahn 1 gesteuert. Bevorzugt erfolgt dies automatisch über eine Steuereinrichtung, die den Verstellmotor 8 so steuert, daß vorgegebene Werte der Zugkraft eingehalten werden.
In Figur 2 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Trennelements 4 im Zulaufspalt 3 zwischen einer Bahn 1 aus Papier, Karton oder Kunststoff und einer angetriebenen Bahnzugwalze 10 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform richtet sich das Trennelement 4 selbsttätig im Zulaufspalt 3 aus, ohne daß eine Berührung mit der Bahn 1 oder der Walze 10 auftritt. Der Druckabfall hinter dem Trennelement 4 führt dazu, daß die Bahn 1 auf der angetriebenen Walze 9 schlupffrei haftet. Das Aufschwimmen der Bahn 1 auf einem von der eingeschleppten Luft gebildeten Luftpolster wird vermieden. So lassen sich auch bei Walzen 10 mit glatter Metalloberfläche erheblich größere Zugspannungen auf die Bahn 1 übertragen. Markierungen, wie sie beispielsweise Walzen mit Nuten bei empfindlichen Kunststoffolien erzeugen können, werden vermieden.
Ebenso vorteilhaft ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Trennelements bei frei drehbaren Führungsrollen für Materialbahnen. Auch bei nicht angetriebenen Führungsrollen muß ein schlupffreier Kontakt zwischen der Bahn und der Rolle gewährleistet sein, um ein seitliches Verlaufen der Bahn oder Markierungen bei empfindlichen Bahnen zu verhindern. So lassen sich die erfindungsgemäßen Trennelemente vorteilhaft im Auflaufspalt der Bahn auf Rollen oder Walzen von sogenannten Kantensteuerungseinrichtungen anordnen. Derartige Kantensteuerungseinrichtungen dienen dazu, die Längskanten von Bahnen exakt zu führen.
Weiterhin sind die Trennelemente vorteilhaft bei Kühl- oder Heizwalzen für Bahnen einsetzbar, um den Wärmeübergang zwischen den Walzenoberflächen und der Bahn zu verbessern. Das von der Bahn in den Auflaufspalt zu der Kühl- oder Heizwalze eingeschleppte Luftvolumen reduziert den Wärmeübergang und damit die Kühl- oder Heizleistung. In Figur 3 ist die Anordnung von Trennelementen 4 in einer Kühlwalzengruppe 11 im Anschluß an den Trockner 12 einer Beschichtungsvorrichtung dargestellt. Die im Zulaufspalt 3 zwischen einer Kühlwalze 11 und der Bahn 1 auf vorstehend beschriebene Weise angeordneten Trennelemente 4 reduzieren das Volumen an eingeschleppter Luft.
Figur 4 zeigt eine Gruppe von Heizwalzen 13 zum Erwärmen und Spannungsregulieren bei Kunststoffolien. Auch bei dieser Heizwalzengruppe ist im Zulaufspalt der Bahn 1 zu jeder Heizwalze 13 ein Trennelement 4 angeordnet, um den Wärmeübergang zu verbessern. Da Kühlwalzen 11 und Heizwalzen 13 meistens auch als Zugwalzen dienen, verbessern die Trennelemente 4 zugleich die Haftung auf der jeweiligen Walze 11, 13. Es läßt sich so eine erhöhte Zugkraft auf die Bahn 1 aufbringen.
Anstelle nur eines Trennelements 4 können in dem Spalt 3 auch zwei oder mehr Trennelemente 4.1, 4.2 angeordnet sein, wie in Figur 5 dargestellt ist. Jedes der Trennelemente 4.1, 4.2 ist dann auf die vorstehend bei der Beschreibung zu Figur 1 erläuterte Weise aufgebaut und gelagert. Die Anordnung von zwei Trennelementen 4.1, 4.2 teilt den Spalt in drei Strömungskanäle 5, 6, 14 auf, die am Ende der Trennelemente 4.1, 4.2 in einen Strömungskanal größerer Höhe übergehen. Die Anordnung von zwei oder mehr Trennelementen 4.1, 4.2 hat zum einen den Vorteil, daß die Höhendifferenz der Kanäle vor und hinter den Trennelementen zur Verstärkung des Effekts größer ist, zum anderen wird die Möglichkeit geboten, den Druck zwischen den beiden Trennelementen 4.1, 4.2 einzustellen, um so die Geometrie der äußeren Strömungskanäle 5, 6 zu beeinflussen. So ist es möglich, die beiden Trennelemente 4.1, 4.2 an ihren vorderen Enden im Spalt 3 miteinander zu verbinden, beispielsweise zu verkleben oder zu verschweißen, um durch Einblasen von Luft von der Zulaufseite her einen Druck zwischen den Trennelementen 4.1, 4.2 aufzubauen, der diese in die gewünschte Position drückt. Das Trennelement hat bei dieser Ausführungsform die Form eines flach im Spalt 3 auslaufenden Schlauchs mit keilförmigen Querschnitt.
In den Figuren 6 und 7 ist die Verwendung eines Trennelements 4 in einer Beschichtungsvorrichtung dargestellt. Das Beschichtungsmaterial wird von einem Auftragwerkhier einer Auftragwalze 15 - auf die Bahn 1 aufgetragen, die beim Auftragen von einer Gegenwalze 16 abgestützt wird. Die Auftragwalze 10 bildet mit der Bahn 1 einen Auftragspalt 3, in dem das von der Auftragwalze 15 herangeführte Beschichtungsmaterial an die Bahn 1 übergeben wird. Derartige Beschichtungsvorrichtungen werden eingesetzt, um Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe zu beschichten.
Insbesondere bei hohen Bahngeschwindigkeiten von mehr als 1500 m/min stört die an der Bahn 1 anhaftende Luftgrenzschicht den Übergang des Beschichtungsmaterials von dem Auftragwerk auf die Bahn 1 mit der Folge, daß unbedeckte Stellen auftreten oder ungleichmäßig aufgetragen wird. In der in Figur 6 dargestellten Beschichtungsvorrichtung dient ein Trennelement 4 dazu, die Luftgrenzschicht vor dem Auftragen zu verringern. Dazu ist mit geringem Abstand vor dem Auftragspalt 17 ein Leitelement 18 angeordnet, das mit der Bahn 1 einen zulaufenden Spalt 3 bildet. Das den Spalt 3 in zwei Strömungskanäle aufteilende Trennelement 4 ist auf die vorstehend bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 beschriebene Weise aufgebaut und angeordnet. Unmittelbar hinter dem Trennelement 4 wird an der Position, an der das Beschichtungsmaterial in bewirkt. Dies verbessert den Übergang des Beschichtungsmaterials von der Auftragwalze 15 auf die Bahn 1 mit dem positiven Effekt, daß entweder die Überschußmenge an Beschichtungsmaterial verringert und/oder die Bahngeschwindigkeit erhöht werden kann, ohne daß unbedeckte Stellen auf der Bahn 1 entstehen. Der Einsatz eines Trennelements 4 nach der Erfindung in Beschichtungsvorrichtungen ist nicht auf den in Figur 6 dargestellten Maschinentyp mit einem Walzenauftragwerk beschränkt. Es läßt sich bei allen Beschichtungsvorrichtungen einsetzen, um die negativen Effekte der Luftgrenzschicht zu vermindern.
In Figur 7 ist eine Beschichtungsvorrichtung dargestellt, bei der das Trennelement 4 dazu dient, den Flüssigkeitsdruck im Auftragspalt 17 zu vermindern. Ein zu hoher Druck im Auftragspalt 17 führt insbesondere bei saugfähigen Papier- oder Kartonbahnen dazu, daß das Beschichtungsmaterial in einer unerwünscht großen Menge in die Bahn 1 eindringt. Das Trennelement 4 ist so angeordnet, daß sein vorderes freies Ende sich in den von dem flüssigen Beschichtungsmaterial gefüllten Auftragspalt 17 erstreckt. Es teilt den Auftragspalt 17 in zwei Strömungskanäle auf und bewirkt einen Abfall des Flüssigkeitsdrucks.
Üblicherweise wird mit der Auftragwalze 15 bei der Beschichtungsvorrichtung nach den Figuren 6 und 7 ein Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die Bahn 1 aufgetragen. Der Überschuß wird auf bekannte Weise mit einem in Bahnlaufrichtung hinter der Auftragwalze 15 angeordneten Dosiersystem 19 bis auf das gewünschte Strichgewicht abgerakelt. Das Dosiersystem 19 enthält ein bekanntes Dosierelement, im Ausführungsbeispiel ein Schabermesser 20, das den Überschuß abrakelt und die aufgetragene Schicht glättet.
Der Einsatz eines Trennelements nach der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es kann überall dort eingesetzt werden, wo eine sich bewegende Oberfläche ein Fluid, also eine Flüssigkeit oder ein Gas, in einen Spalt einschleppt, dessen Druck oder Volumen unerwünschte Auswirkungen zeigt. Die Erfindung ermöglicht es, das Volumen oder den Druck des eingeschleppten Fluids zu verringern, ohne daß die bewegte Oberfläche oder ein weiteres Element berührt wird oder Aggregate eingesetzt werden, die Energie benötigen; beispielsweise Absaugeinrichtungen.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Verminderung des Volumens oder Drucks eines Fluids, das von sich bewegenden Oberflächen in einen Spalt (3,17) eingeschleppt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3, 17) mittels eines oder mehrerer biegsamer Trennelemente (4) in zwei oder mehr Strömungskanäle (5, 6, 14) unterteilt wird, wobei jedes Trennelement (4) an seinem in Bewegungsrichtung der Oberflächen hinteren Ende gelagert ist und sein vorderes, flach auslaufendes Ende sich in den Spalt (3, 17) erstreckt, so daß es sich selbsttätig im Spalt (3,17) ausrichtet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3, 17) mittels eines oder mehrerer Trennelemente (4) in zumindest zwei Strömungskanäle (5, 6) unterteilt wird, die jeweils an der engsten Stelle eine Höhe von maximal 1 mm aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des Trennelements (4) in den Spalt (3) gesteuert wird.
  4. Vorrichtung zur Verminderung des Volumens oder Drucks eines Fluids, das von sich bewegenden Oberflächen in einen Spalt (3, 17) eingeschleppt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3, 17) mittels eines oderer mehrerer biegsamer Trennelemente (4) in zwei oder mehr Strömungskanäle (5, 6, 14) unterteilt ist, wobei jedes Trennelement (4) an seinem in Bewegungsrichtung der Oberflächen hinteren Ende gelagert ist und sein vorderes, flach auslaufendes Ende sich in den Spalt (3, 17) erstreckt, so daß es sich selbsttätig im Spalt (3,17) ausrichtet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement aus einer Folie, insbesondere mit einer Dicke zwischen 50 µm und 100 um, gefertigt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des Trennelements (4) in den Spalt (3) einstellbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, mit der das Trennelement (4) in den Spalt (3) gezogen wird, als Regelgröße für die Eintauchtiefe benutzt wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft mit einem Meßgerät (9) ermittelt wird und die Position des Trennelements (4) von einem Stellantrieb (8) automatisch geregelt wird.
  9. Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn (1), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn oder einer Kunststoffolie, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulaufspalt (3) zwischen der Wickelrolle (2) und der auflaufenden Bahn (1) eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (4) in Abhängigkeit vom Durchmesser der Wickelrolle (2) und der Bahngeschwindigkeit bezüglich seiner Eintauchtiefe in den Zulaufspalt (3) steuerbar ist.
  11. Vorrichtung zum Antreiben oder Führen einer Warenbahn (1) mit einer Bahnzugwalze (10) oder Führungsrolle, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulaufspalt (3) zwischen der Bahn (1) und der Bahnzugwalze (10) oder Führungsrolle eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 angeordnet ist.
  12. Vorrichtung zum Kühlen oder Heizen einer Bahn (1) mit Kühlwalzen (11) oder Heizwalzen (13), die von der Bahn (1) umschlungen werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulaufspalt zwischen der Bahn (1) und einer Kühlwalze (11) oder Heizwalze (13) eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 angeordnet ist.
  13. Vorrichtung zum Beschichten einer Warenbahn (1), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragwerk zum Auftragen von Beschichtungsmaterial auf die Bahn (1) ein Leitelement (18) angeordnet ist, das mit der Bahn (1) einen Spalt (3) bildet, in dem eine Vomchtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 angeordnet ist.
  14. Vorrichtung zum Beschichten einer Warenbahn (1), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, dadurch gekennzeichnet, daß im Auftragspalt (17) zwischen der Bahn (1) und einer das Beschichtungsmaterial zuführenden Auftragwalze (15) eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 angeordnet ist.
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