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Dokumentenidentifikation DE19809737A1 17.09.1998
Titel Vorrichtung zum Trocknen von flächigem Gut
Anmelder Kiersch, Walter, 22880 Wedel, DE
Erfinder Kiersch, Walter, 22880 Wedel, DE
Vertreter Glawe, Delfs, Moll & Partner, Patentanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 06.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809737
Offenlegungstag 17.09.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.09.1998
IPC-Hauptklasse F26B 13/10
IPC-Nebenklasse F26B 13/20   D06C 7/00   
Zusammenfassung Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Trocknen, von flächigem, insbesondere bahn- oder bogenförmigem Gut, durch Ströme eines Behandlungsgases. Zu diesem Zweck sind Düsen vorgesehen, deren Ausdehnung gering ist im Vergleich mit einer das Gut enthaltenden Gutführungsfläche. Ein Paar von parallel zur Gutführungsfläche sich erstreckenden Wänden scheidet die Gaszu- und Abführungsräume voneinander und von der Gutführungsfläche. Das Wandpaar wird von gasführenden Rohren durchquert, die von dem hinter dem Wandpaar gelegenen Gaszuführungsraum ausgehen und angrenzend an die Gutzuführungsfläche einen Düsenkörper tragen. Die Düsenkörper umfassen einen Tragteller, der von der gutnäheren der beiden Wände und von benachbarten Tragtellern Abstand aufweist und eine Ringdüse einschließt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Trocknen, von flächigem, insbesondere bahn- oder bogenförmigem Gut, durch Ströme eines Behandlungsgases. Dafür sind Düsen vorgesehen, deren Ausdehnung im Verhältnis zur Ausdehnung einer das Gut enthaltenen Gutführungsfläche gering ist. Für die Zu- und Abführung des Gases ist ein Gaszu- und ein Gasabführungsraum durch ein Paar von sich etwa parallel zur Gutführungsfläche erstreckenden Wänden gebildet. Der Gasraum zwischen den beiden Wänden steht über einfache Wandöffnungen mit dem Gutbereich in Verbindung. Für die Verbindung des gut fernen Gasführungsbereichs mit dem Gutbereich sind gasführende Rohre vorgesehen, die das Wandpaar durchqueren.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art (US-A 3 199 224, DE-A 32 32 613, DE-B 15 42 417, EP-B 162 946) haben einen vergleichsweise einfachen Aufbau, weil die Gaszu- und Abführungsräume großflächig ausgebildet werden können. Sie bieten ferner die Möglichkeit, das Behandlungsgas in der unmittelbaren Nachbarschaft der Düsen, durch die es auf das Gut geblasen wurde, wieder abzuführen, so daß die Gutführung nicht durch parallel zur Guterstreckung abströmendes Gas beeinträchtigt wird. Da die Düsen aber als einfache Löcher in der gutnäheren Wand oder als einfache Rohrstutzen ausgebildet sind, fehlt es an verfeinerten Möglichkeiten, die Gasströmung an der Oberfläche des Guts mit dem Ziel eines verbesserten Stoffaustauschs und/oder einer verbesserten Stützwirkung zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verfeinerte Strömungsführung am Gut mit einfacher Bauweise verbindet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die gasführenden Rohre als von dem hinter dem Wandpaar gelegenen Gaszuführungsraum ausgehende und angrenzend an die Bahnführungsfläche einen Düsenkörper tragende Düsenrohre ausgebildet sind und die Düsenkörper einen Tragteller umfassen, der von der gutnäheren der beiden Wände und von benachbarten Tragtellern Abstand aufweist und eine in spitzem Winkel zur gutseitigen Telleroberfläche ausmündende Ringdüse umschließt.

Das aus der Ringdüse austretende Behandlungsgas strömt zwischen dem zu behandelnden Gut und der gutseitigen Telleroberfläche ab und gelangt durch den zwischen den Düsen befindlichen Bereich und durch Öffnungen in der gutnäheren Wand in den Gutabführungsraum, der von den beiden Wänden eingeschlossen ist. Dabei kann durch geeignete Anordnung der Ringdüse und geeignete Form des Tragtellers jede gewünschte Gasströmungscharakteristik erreicht werden.

Zwar ist es bekannt (US-A-4 271 601), die Düsenkörper als von Rohren getragene Ringdüsen auszubilden; jedoch wird daraus nicht deutlich, wie man eine solche Düsenkörperausführung mit eingangs genannten, einfachen Bauprinzip vereinigen könnte.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich eine sehr einfache Möglichkeit zur Einstellung des Düsenquerschnitts dadurch, daß die Ringdüse von kegeligen Flächen gebildet ist, die im Verhältnis zueinander axial verstellbar sind. Wenn die Ringdüse außen von dem Tragteller oder einem damit fest verbundenen Teil begrenzt ist, wird für ihre innere Begrenzung zweckmäßigerweise ein gegenüber dem feststehenden Tragteller axial verstellbarer Teil vorgesehen.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, das Behandlungsgas so aus der Ringdüse ausströmen zu lassen, daß es am Tragteller entlang strömt. Damit trotzdem der die Ringdüse innen begrenzende Teil hinter der gutseitigen Oberfläche des Tragtellers zurücktreten kann, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die gutseitige Tragtelleroberfläche im Bereich ihres Übergangs zur Ringdüse eine konvexe Krümmung bildet und die Ausströmrichtung der Ringdüse etwa tangential zu dieser Krümmung verläuft. Der ausströmende Gasschleier legt sich dann infolge des Coanda-Effekts an die Oberfläche des Tragtellers an und folgt diesem auch im Krümmungsbereich.

Der Tragteller kann in seiner Hauptfläche eben gestaltet sein. Jedoch ist auch eine konvexe oder konkave Ausbildung denkbar. Auch eine schwach kegelige, der Gutführungsfläche sich nach außen hin annähernde Form, die dem Geschwindigkeitsabfall des Behandlungsgases nach außen hin entgegenwirkt, kann zweckmäßig sein.

Die erfindungsgemäße Düsenanordnung hat den Vorteil, daß eine Querströmung des Gases ausschließlich in den eng begrenzten Düsenbereichen stattfindet. Jegliche Querströmung ist räumlich daher eng begrenzt, wobei ihr ein anderer Bereich von entgegengesetzter und daher den Einfluß auf die Bahn kompensierender Strömung eng benachbart ist. Ein störender Strömungseinfluß auf die Bahn kann sich daher nicht entfalten. Um darüber hinaus jegliche unerwünschte Querströmung hemmen zu können, kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, zwischen benachbarten Düsenkörpern je eine Querstromsperre anzuordnen, die beispielsweise die Form einer Wand hat.

Besonders empfindlich reagiert das Gut an den seitlichen Rändern des Behandlungsbereichs auf Querströmungen, weil die Gutränder ins Flattern geraten können. Wichtig ist daher, daß die seitliche Abströmung des Behandlungsgases aus dem Behandlungsraum ausgeschlossen wird. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäß seitlich des Bereichs der Gutführungsfläche je eine Sperrwand vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Düsenanordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf mehrere Düsen, und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Düsenanordnung bei zylinderförmiger Gutführungsfläche.

Über die Breite der Bahn erstrecken sich auf jeder Seite parallel zur Gutführungsfläche 5 Wände 1, 2. Ihr Zwischenraum 3 ist an die Saugseite eines Gebläses angeschlossen, während der Raum 4 hinter der Platte 2, der auch noch durch weitere wandbildende Elemente eingeschlossen sein kann, mit der Druckseite des Gebläses in Verbindung steht. Die strichpunktierte Gutführungsebene 5 bezeichnet den idealisierten, ebenen Bahnverlauf. Der praktische Bahnverlauf weicht davon aus verschiedenen Gründen mehr oder weniger ab, von denen einige weiter unten erläutert werden.

Es sei hier angenommen, daß die Gutführungsebene 5 horizontal verläuft und die gezeigten Düsenanordnungen sich darunter und darüber befinden. Wie dem Fachmann geläufig, kann sich die Düsenanordnung in manchen Fällen auf eine, insbesondere die untere Bahnseite beschränken bzw. können sich auf der anderen Seite der Bahn Düsen derselben oder einer anderen Bauart oder keine Düsen befinden. Die Düsen brauchen einander nicht gegenüberzustehen; sie können zueinander versetzt angeordnet sein. Auch kann die Gutführungsebene 5 von der Horizontalrichtung abweichen.

Die Wände 1, 2 sind durch eine Vielzahl von Düsenrohren 7, 8 und zugehörige Verschraubungen 9, 10, 11 miteinander verbunden, die zur Gutführungsebene 5 hin in einem Düsenkörper 12 enden. Die Düsenrohre 7, 8 und ihre mechanische Verbindung mit den Wänden 1, 2 kann eine andere als die dargestellte Form annehmen. Insbesondere können an die Stelle der dargestellten Schraubverbindungen Steck-, Bördel- und Klebeverbindungen treten, die bei gleicher Wirkung weniger aufwendig sind. Die angestrebte Wirkung besteht darin, daß die Düsenrohre fest zumindest mit einer der beiden Wände 1, 2 verbunden sind. Bevorzugt wird auch eine mechanisch starre Verbindung mit beiden Wänden, weil dadurch die von den Wänden 1, 2 und den Düsenrohren gebildete Baueinheit in sich mechanisch sehr widerstandsfähig, biegesteif und schwingungsresistent ist. Die Düsenteile sind jeweils als Rotationsform zu denken.

Die Wand 1 ist mit Löchern 13 versehen. Daraus ergibt sich der mit Pfeilen angedeutete Strömungsverlauf vom Gaszuführungsraum 4 durch die Düsenrohre 7, 8 durch den Düsenkörper 12 in den Zwischenraum 14, der zwischen den vor der Wand 1 vorragenden Düsenteilen gebildet ist, durch die Löcher 13 zum Gasabführungsraum 3.

Eine Vielzahl von derartigen Düsen ist, wie Fig. 2 in einem Flächenausschnitt zeigt, über die Breite und die Länge der in der Vorrichtung vorgesehenen Gutführungsfläche angeordnet.

Der Düsenkörper 12 setzt sich aus dem vorderen Teil des Düsenrohrs 8, einem Tragteller 15 und einem Düseneinsatz 16 zusammen. Der Tragteller 15 hat einen im dargestellten Beispiel eben gezeigten Hauptteil, der im Übergangsbereich 17 zum Düsenrohr 8 kräftig ausgerundet ist und dessen Rand 18 gleichfalls gerundet zurückspringt. Der Düseneinsatz 16 kehrt dem Düsenrohr 8 bzw. dem Übergangsbereich 17 zum Teller 15 eine kegelige Fläche 19 zu, die mit dem Übergangsbereich 17 einen ringförmigen Düsenschlitz 22 bildet. Die Fläche 19 hat einen Außendurchmesser, der ein wenig größer ist als der Innendurchmesser des Düsenrohrs 8 und etwa dem Durchmesser des mittleren Teils des Übergangsbereichs 17 gleicht. Der Düseneinsatz 16 ist mit seinem Schaft 20 axial verschiebbar und in der gewählten Stellung arretierbar in einer Führung 21 gehalten, die Bohrungen für den Durchlaß des Behandlungsgases enthält. Durch axiale Verstellung des Düseneinsatzes 16 kann die Weite des Düsenschlitzes 22 eingestellt werden.

Es sind auch einfachere Düsenformen denkbar, bei denen beispielsweise der Düseneinsatz einen etwas kleinen Durchmesser hat als der Innendurchmesser des Düsenrohres. Der gerundete Übergangsbereich des dargestellten Ausführungsbeispiels kann dann weitgehend oder gänzlich entfallen, wobei im letzteren Fall der Düseneinsatz mit dem zylindrischen Teil oder der Öffnungskante des Düsenrohrs zusammenwirken kann. Im allgemeinen hat die Düsenströmung eine nach radial außen gerichtete Richtungskomponente; unbedingt erforderlich ist dies jedoch nicht.

Das den Düsenschlitz 22 verlassende Gas hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Strahlrichtung, die etwa tangential zur Krümmungsrichtung des Übergangsbereichs 17 verläuft. Durch den Coanda-Effekt haftet der Strahl der Oberfläche des Übergangsbereichs 17 und des Tellers 15 an und strömt mehr oder weniger radial nach außen. Das Gas strömt entlang der Oberfläche der zu behandelnden Bahn 5 und ermöglicht dabei den erwünschten Stoff- und ggf. Wärmeaustausch. Außerdem übt der Gasstrom eine Kraft auf die Bahn aus, die je nach dem Abstand der Bahn vom Tragteller und der Gasgeschwindigkeit und nach der von ggf. auf der anderen Seite der Bahn vorhandenen Strömungsverhältnissen einen hebenden oder senkenden Einfluß auf die Bahn ausübt. Die Bahn kann dadurch schwebend über die Düsenanordnung hinweggeführt werden. Bei unterschiedlicher Krafteinwirkung auf beiden Seiten wird die Bahn in manchen Bereichen stärker an die Düse herangezogen, während sie an anderen weiter von ihr entfernt verläuft. In dieser Hinsicht besteht aber ein grundsätzlicher Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen Anordnung und querschnittsähnlichen Schlitzdüsenanordnungen. Während bei letzteren die Bahn völlig frei den auf die ausgeübten Kräfte nachgeben kann, indem sie Wellen bildet, ist dies im vorliegenden Fall nicht möglich, weil sie sich dazu räumlich ausbeulen müßte, was in der Regel nur sehr beschränkt möglich ist. Man erreicht daher erfindungsgemäß eine stabilere Bahnführung.

Der Effekt der Radialschnittgestaltung des Tragtellers 15 ist dem entsprechenden Effekt der Querschnittsgestaltung einer Schlitzdüse nicht genau gleichzusetzen, weil die Strömungsgeschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Düse wegen der tellerförmigen Ausbreitung des Strahls stärker abnimmt, als dies bei Schlitzdüsen der Fall ist. Dennoch ist klar, daß man durch geeignete Radialschnittgestaltung des Tellers 15 ebenso wie durch geeignete Querschnittsgestaltung bei Schlitzdüsen eine gewünschte Beeinflussung der Strömungsverhältnisse und damit der Trageffekte auf die Bahn 6 erreichen kann. Der Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit zum Rand des Tragtellers 15 hin kann man gewünschtenfalls in gewissen Grenzen dadurch entgegenwirken, daß man den Tragteller nach außen hin ein wenig konisch anhebt und dadurch den Bahnabstand verringert.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf ebene Anordnungen beschränkt. Sie kann auch bei zylindrischen Anordnungen, wie sie in Fig. 4 angenommen sind, oder anders gekrümmten Anordnungen benutzt werden.

Um unausgeglichene Querströmungen zu verhindern, können zwischen benachbarten Düsen Querstromsperren angeordnet werden, die in Fig. 1 als Wände 23 dargestellt sind. Außerdem kann der gesamte Behandlungsbereich seitlich durch parallel zur Gutführungsrichtung verlaufende Wände 24 abgeschlossen sein, die ein Abströmen des Behandlungsgases im Bereich der flatterempfindlichen Bahnränder verhindern. Das zuletzt genannte Merkmal verdient ggf. Schutz unabhängig von den zuvor geschilderten Düsenanordnungen und kann beispielsweise auch bei Schlitzdüsen Verwendung finden.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Trocknen, von flächigem, insbesondere bahn- oder bogenförmigem Gut durch Ströme eines Behandlungsgases mit Düsen von im Verhältnis zur Ausdehnung einer das Gut enthaltenden Gutführungsfläche (5) geringer Ausdehnung und mit einem sich etwa parallel zur Gutführungsfläche (5) erstreckenden Paar von Wänden (1, 2), die Gaszu- und -abführungsräume (3, 4) voneinander und von der Gutführungsfläche (5) trennen und von gasführenden Rohren (7, 8) durchquert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gasführenden Rohre (7, 8) als von dem hinter dem Wandpaar (1, 2) gelegenen Gaszuführungsraum (4) ausgehende und angrenzend an die Gutführungsfläche (5) einen Düsenkörper (12) tragende Düsenrohre ausgebildet sind und die Düsenkörper (12) einen Tragteller (15) umfassen, der von der gutnäheren (1) der beiden Wände (1, 2) und von benachbarten Tragtellern (15) Abstand aufweist und eine Ringdüse (22) umschließt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (22) von kegelig divergierenden Flächen gebildet ist, die im Verhältnis zueinander axial verstellbar sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (22) außen von dem Tragteller (15) oder einem damit fest verbundenen Teil (17) und innen von einem axial verstellbaren Teil (16, 19) begrenzt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gutseitige Tragtelleroberfläche im Bereich ihres Übergangs (17) zur Ringdüse (22) eine konvexe Krümmung bildet und die Ausströmrichtung der Ringdüse (22) etwa tangential zu dieser Krümmung verläuft.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ringdüse (22) innen begrenzende Teil (16) hinter der gutseitigen Oberfläche des Tragtellers zurücktritt.
  6. 6. Verrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Düsenkörpern eine Querstromsperre (23) angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Gutführungsfläche seitlich durch Sperrwände (24) geschlossen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gasführenden Rohre (7, 8) mit beiden Wänden (1, 2), sie im Verhältnis zueinander stabilisierend, fest verbunden sind.






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