DE2917765C2

DE2917765C2 - Düse für einen Schwebetrockner

Info

Publication number: DE2917765C2
Application number: DE2917765A
Authority: DE
Inventors: Yngve Turku Lindström
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1978-05-04
Filing date: 1979-05-02
Publication date: 1982-07-15
Also published as: FI68723B; SE7903836L; JPS54152600A; BE876049A; JPS6314991U; JPS5916631B2; JPS54149970A; DE2917765A1; NL7903508A; GB2025020B; FR2424765A1; US4247993A; CA1121153A; FI781375A; GB2025020A; IT7922407A0; FI68723C; SE443167B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für einen Schwebetrockner gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Schwebetrockner werden bei Papierherstellungsmaschinen zur berührungslosen Trocknung der Papierbahn verwendet. Hierzu wird ein Gasstrom mit Hilfe verschiedener Düsenvorrichtungen ein- oder beidseitig auf die zu behandelnde Bahn gerichtet; anschließend wird das Gas zur Wiederverwendung vor der nächsten Düse abgesaugt.

Die bekannten Düsen können in zwei Gruppen eingeteilt werden, nämlich in Überdruckdüsen und Unterdtuckdüsen. Die Überdruckdüsen arbeiten nach dem sog. Luftkissenprinzip, bei dem der Luftstrahl einen statischen Überdruck zwischen Düsenkasten und Bahn erzeugt. Die Unterdruckdüsen saugen hingegen die Bahn und stabilisieren so den Lauf der Bahn. Die auf die Bahn einwirkende Zugkraft beruht auf dem Tragflächeneffekt durch den mit der Bahn gleichlaufenden Gasstrom zwischen Bahn und Düsenkastendecke.

Die bekannten Überdruckdüsen haben den Nachteil, daß sie einen scharf begrenzten Gasstrom gegen die Bahn richten. Hierdurch wird die Wärmeübertragung am Auftreffpunkt verstärkt, so daß sich ungleichmäßige Wärmeleitbedingungen in Längsrichtung der Bahn ergeben, wodurch Qualitätsminderungen an der zu behandelnden Bahn auftreten können. Ferner sind Überdruckdüsen aufgrund des verwendeten Überdrucks nicht für einseitige Bahnbehandlung geeignet.

Eine nach dem Unterdruckprinzip arbeitende Düse gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 ist in der US-PS 35 87 177 beschrieben. Bei dieser Düse folgt der Gasstrom aufgrund des Coanda-Effekts der kreishogenförmigen Führungsfläche bis zu deren Auslaufkante, so daß das Gas parallel zur Bahn strömt. Hierdurch ist die Wärmeübertragung zwischen Bahn und Gasstrom verhältnismäßig niedrig. Diese ungünstigen Wärmeübertragungsbedingunger werden zusätzlich dadurch verschlechtert, daß die Tendenz besteht, daß schon gekühltes Gas durch Ejektorwikrung aus dem davorliegenden Raum angesaugt wird, so daß die Temperaturdifferenz zwischen Bahn und Gasstrom weiter, verkleinert und damit die Wärmeleitfähigkeit verringert wird.

Ein weiterer Nachteil bei der bekannten Düse ist daß der Abstand der Bahn von der Führungsfläche relativ klein (ca. 2 bis 3 mm) ist, so daß die Gefahr besteht, daß sich die Bahn an die Führungsfläche anlegt, was Bahnrisse und/oder Verschmutzung der Düsenfläche zur Folge hat.

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Düse gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 zu schaffen, bei der günstige Wärmeübertragungsbedingungen bei relativ großem Abstand 3ahn/Düsenkastendecke gegeben sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bei dieser Ausbildung der Düse, bei der sich der Gasstrom von der Führungsfläche vor deren Krümmungsenden löst, hat der Geschwindigkeitsvektor des Gasstroms bezüglich der Bahn eine senkrechte Geschwindigkeitskomponente. Hierdurch

-10 wird die Turbulenz in der Grenzschicht zwischen Bahn und Gasstrom erhöht und somit die Wärmeleitung verbessert. Durch den erfindungsgemäß entfernt von der Bahn angeordneten Düsenspalt wird der Turbulenzgrad des Gasstroms weiter erhöht, da der Turbulenzgrad des Gasstroms nach dem Austritt aus dem Düsenspalt mit wachsender Entfernung steigt. Die bezüglich der Bahn senkrechte Geschwindigkeitskomponente verhindert, daß kälteres Gas durch Ejektorwirkung aus dem davo.-liegenden Raum angesaugt wird.

Somit werden erfindungsgemäß die beiden Faktoren, die die Wärmeübertragung von der Bahn auf den Gasstrom erhöhen, nämlich die Wärmeleitzahl und die Teniperaturdifferenz erhöht.

Bezüglich des physikalischen Hintergrunds sei noch auf D.W. Mc Glaughlin, I. Greber, The American Society of Mechanical Engineers, Advances in Fluids 1976, »Experiments on the Separation of al Fluid Jet form a Curved Surface«, Seite 14—29 verwiesen, und insbesondere auf Fig. 5 (Seite 21). In diesem Aufsatz wird der Ablösungsmechanismus eines Gasstroms von einer bogenförmigen Wand und die den Ablösungsmechanismus beeinflussenden Parameter beschrieben.

Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Düse der Abstand Düsenkasten/Bahn größer als bei bekannten Düsen. Dies hat seine Ursache in der zur Bahn senkrechten Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms.
Weiter hat die erfindungsgemäße Düse den Vorteil,

daß, da der Düsenspalt vor der kreisbogenförmigen Führungsfläche und nicht im Bereich dieser angeordnet ist, der Düsenspalt von ebenen Flächen begrenzt werden kann; damit kann die Düsenspaltbreite in Querrichtung zur Bahn sehr gleichmäßig gehalten werden mit der Folge, daß Schwankungen der Wärmeleitung gering bleiben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Beispielsweise wird gemäß Anspruch 2 der positive iu Einfluß der Ablösung der Gasströmung dadurch verstärkt, daß die Strömungsgeschwindigkeit infolge des sich verjüngenden Raums zwischen Bahn und Düsenkastendecke erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schwebetrockner der aus mehreren, in Laufrichtung der Bahn gesehen, hintereinanderliegenden Düsen besteht,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemä-Qes Düsenoberieii,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung der Düse.

F i g. 1 zeigt einen Schwebetrockner, eier von hintereinanderliegenden Düsen 10a, 10£>, 10c, 10c/ usw. gebildet wird. Jede Düse 10 besteht aus einem Düsenkasten, der nach F i g. 2 und 3 eine Rückwand 12a einen Boden i2b, eine Vorderwand 12ceine kreisbogenförmige Führungsfläche 12c/ sowie eine Düsenkastendecke 12e und ein Vorderblech 13 aufweist. Der Düsenkasten umschließt einen Raum 11. Die obere Fläche der Düsenkastendecke 12e wird als Tragfläche 20 bezeichnet.

Das zum Trocknen verwendete Gas wird aus einem Kanal 14 in den Raum 11 und von dort gemäß F i g. 3 als J5 Gasstrom a durch die in der Vorderwand 12c befindlichen Strömungsöffnungen 17 in den zwischen der Vorderwand 12c und dem Vorderblech 13 gebildeten Raum 15 geleitet, der sich als Düsenspalt 16 fortsetzt. Durch den Düsenspalt 16 strömt ein Gasstrom b in den Raum zwischen einer Bahn Y und der Tragfläche 20. Nach der Tragfläche 20 wird der Gasstrom in Richtung des Pfeils Cin Zwischenräume 21 zwischen den Düsen 10 und weiter in einen nicht gezeigten Gasaustrittskanal geleitet. Die vorstehend genannten Gasströme stabilisieren sich bei einem bestimmten Abstand H der Bahn Y von der Tragfläche 20.

Gemäß Fig. I sind die Düsen 10 nur auf einer Seite der Bahn Y angeordnet; es ist jedoch zu beachten, dail die erfindungsgemäße Düse auch bei Schwebeirocknern verwendet werden kann, bei denen Düsen auf beiden Seiten der Bahn angeordnet sind

Gemäß F i g. 2 hat der Düsenspalt 16 die Breite VV. Der Düsenspalt 16 mündet in einer Ebene B senkrecht zur Vorderwand 12cdes Düsenk.astens, von der aus sich die Vorderwand 12c des Düsenkastens im wesentlichen eben bis zur Ebene C fortsetzt, bei der die kreisbogenförmige Führungsfläche 12t/beginnt, die bis zu einer Ebene fgeht, an der die ebene Düsenkastendecke 12e beginnt. Der Strömungsweg am ebenen Wandteil zwischen den Ebenen B und Chat nach F i g. 2 die Länge S,

Der Gasstrom am ebenen Wandteil sowie im darauffolgenden Kreissektor ψ ist gestrichelt dargestellt. Durch den Coanda-Effekt folgt der aus dem Düsenspalt 16 austretende Gasstrom der kreisbogenförmigen Führungsfläche 12t/ im Sektor φ, dessen Winkelgröße zwischen 45° und 70° liegt. Dann löst sich der Gasstrom in der Ebene D von d' kreisbogenförmigen Fühnjngsf'ächc *2d ab, so daß Jcr Gcschwindigkeitsvektor ν des Gasstroms bezüglich der Bahn V eine senkrechte Geschwindigkeitskomponente v_p hat. Wenn der Winkel φ größer als 45° ist, ist die zur Bahn V parallel? Geschwindigkeitskomponente v_s des Gasstroms größer als die zur Bahn senkrechte Geschwindigkeitskomponente /p.

Gemäß F i g. 2 bildet die Tragfläche 20 mit der Bahn Keinen kleinen Winkel cc. Erfindung'.gemäß liegt der Winkel in dem Bereich zwischen 0,5 und IO⁼. Vorteilhafterweise beträgt die Größe des Winkels λ ca. 2°. Aufgrund des Winkels λ erstreckt sich die kreisbogenförmige Führungsfläche 12t/ über einen geringeren Winkel als 90°, sofern die Vorderwand 12c der Düsenkammer senkrecht zur Bahn Y steht, was jedoch für die Erfindung keine Rolle spislt. Wenn die Vorderwand 12c senkrecht zur Bahn Y steht, gilt mit den Bezeichnungen gemäß Fig. 2: α + β =■ 90°.

Die Länge 5 des ebenen Teils des Düsenspalts kann variieren. Günstig ist, wenn die Länge 5 ungefähr halb so groß ist wie der Krümmungsradius R der Führungsfläche 12c£ In einigen Fällen kann jedoch die Länge S wesentlich kleiner sein.

Der mittlere Abstand gemäß F i g. 2 zwischen Bahn Y und Tragfläche 20 kann zwischen 4 und 6 mm betragen und ist somit gegenüber bekannten Düsenkonstruktionen wesentlich größer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Düse für einen Schwebetrockner, mit der ein trocknender und tragender Gasstrom gegen eine zu trocknende Bahn gerichtet wird, und die aus einem Düsenkasten besteht, an dessen einer Längsseite sich ein Düsenspalt befindet, der von der Düsenkastenvorderwand und einem vorgesetzten Leitblech begrenzt ist, wobei sich die Düsenkastenvorderwand als kreisbogenförmige Führungsfläche und weiter als Düsenkastendecke fortsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenspalt (16) in Gasströmungsrichtung vor dem Krümmungsbeginn (C) der Führungsfläche (i2d) liegt, und daß das Verhältnis zwischen der Breite (W) des Düsenspalts und dem Krümmungsradius (R) der Führungsfläche (I24I so gewählt ist, daß sich bei den angewendeten Gasströmungsgeschwindigkeiten (v) der Gasstrom von der Führungsfläche (\2d) im wesentlichen vor deren Krümmungsende (E) ablöst

2. Düse narh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überfläche der Düsenkastendecke (i2e) in Bahnlaufrichtung ansteigt und zur Laufebene der Bahn (Y) einen innerhalb der Grenzen von 0,5 und 10° liegenden, vorzugsweise ca. 2° betragenden Winkel (λ) bildet.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (s) zwischen der Mündungsebene (B) des Düsenspalts und dem Krümmungsbeginn (C) der Führungsfläche (\2d) etwa halb so groß ist wie der Krümmungsradius (R) der Führungsfläche {\2d).

4. Düse nach einem de- Ansprache 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Düsenspaltbreite (W)zum Krümmungsradiur ^rR)der Führungsfläche (\2d) so ist, daß sich der Gasstrom bei den angewendeten Gasströmungsgeschwindigkeiten von der Führungsfläche (12c^nach einer Durchlaufstrecke über einen Winkel von φ « 45 bis 70° ablöst, der kleiner ist als der Zentriwinkel (ß) der Führungsfläche {\2d)