Пристрій для охоложення полотна матеріалу та спосіб зменшення конденсації розчинника із парів розчинника

1 Устройство для охлаждения полотна материала, выходящего из сушильной камеры с атмосферой сушилки, содержащее камеру зоны кондиционирования, расположенную рядом с сушильной камерой и имеющую атмосферу зоны кондиционирования, по существу не содержащую примесей и имеющую температуру достаточно низкую, обеспечивающую при отборе использование тепла указанного полотна, причем указанная камера зоны кондиционирования имеет входное отверстие для подачи полотна, расположенное со стороны впуска полотна, и выходное отверстие для полотна, расположенное со стороны выпуска полотна, отстоящее от указанной стороны впуска полотна, множество струйных воздушных сопел в зоне кондиционирования для подачи воздуха в направлении полотна, датчик давления в зоне кондиционирования или сушильной камере для определения внутреннего давления, устройство, выполненное в виде контрольного клапана или регулятора тяги, управляемое датчиком для контроля давления в зоне кондиционирования путем регулирования количества атмосферного воздуха, поступающего в зону кондиционирования 2 Устройство по п 1, отличающееся тем, что датчик давления расположен в сушильной камере для определения внутреннего давления в ней 3 Устройство по п 1 или 2, отличающееся тем, что включает расположенные друг против друга сопла газовой завесы, расположенные в зоне кондиционирования рядом с входным отверстием у полотна, причем расположенные друг против друга струйные сопла воздушной завесы установлены герметично на впускной стороне зоны кондиционирования и нагнетают воздух в зону кондиционирования в направлении, противоположном направлению движения полотна 4 Устройство по п 3, отличающееся тем, что сушильная камера отделена от камеры зоны кондиционирования перегородкой, в которой выполнено входное отверстие для полотна, причем входное отверстие для полотна имеет выход в сушильную камеру и выход в камеру зоны кондиционирования, а устройство дополнительно включает расположенные друг против друга сопла воздушной завесы, установленные в сушильной камере рядом с входным отверстием для полотна, причем дополнительные сопла воздушной завесы установлены герметично со стороны сушильной камеры входного отверстия для полотна и нагнетают воздух в сушильную камеру в направлении, противоположном направлению движения полотна 5 Устройство по любому из пп 1-4, отличающееся тем, что устройство, управляемое датчиком давления, включает контрольный клапан, установленный в воздуховоде, через который поступает атмосферный воздух 6 Устройство по п 5, отличающееся тем, что устройство, управляемое датчиком давления, включает вентилятор, сообщающийся с указанным воздуховодом 7 Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что температура атмосферы в зоне кондиционирования устанавливается таким образом, чтобы она оставалась выше точки росы примесей, испаряющихся с полотна 8 Способ уменьшения конденсации растворителя из паров растворителя, испаряемых с полотна в сушильной камере с атмосферой сушилки, включающий транспортировку полотна из сушильной камеры в зону кондиционирования, имеющую атмосферу зоны кондиционирования, по существу не содержащую примесей и имеющую температуру достаточно низкую для отбора при использовании тепла полотна, причем камера зоны кондиционирования имеет входное отверстие для полотна и выходное отверстие для полотна, отстоящее на некотором расстоянии от входного отверстия для полотна, причем входное отверстие для полотна прилегает к сушильной камере, определение давления в сушильной камере или зоне кондиционирования, регулирование давления в зоне кондиционирования на основании опреде О 00 44248 ленной величины давления путем подачи атмосферного воздуха в зону кондиционирования, направление струи атмосферного воздуха на полотно 9 Способ по п 8, отличающийся тем, что включает изолирование зоны кондиционирования от сушилки путем продувки воздуха в зоне кондиционирования в направлении, противоположном направлению движения полотна при помощи множества расположенных друг против друга струйных сопел воздушной завесы, установленных в зоне кондиционирования рядом с входным отверстием полотна, причем расположенные друг против друга струйные сопла воздушной завесы установлены герметично со стороны впуска полотна зоны кондиционирования, а также путем продувки воздуха в сушилке в направлении, противоположном направлению движения полотна при помощи множества дополнительных расположенных друг против друга сопел воздушной завесы, герметично установленных в сушильной камере рядом с входным отверстием полотна 10 Способ по п 8 или 9, отличающийся тем, что температура атмосферы зоны кондиционирования регулируется таким образом, чтобы она оставалась выше точки росы примесей, испаряющихся с полотна Настоящее изобретение относится к устройствам для сушки и поддерживания полотна При сушке движущегося полотна материала, такого как бумага, пленка или другой листовой материал, часто является желательным бесконтактное поддерживание материала на весу во время операции сушки во избежание повреждений самого полотна или любых видов красочного или другого покрытия на поверхности полотна Обычное устройство для бесконтактного поддерживания и сушки движущегося полотна включает верхний и нижний ряды воздушных щелевых сопел, расположенных вдоль участка полотна, ориентированного по существу горизонтально Нагретый воздух, нагнетаемый через воздушные щелевые сопла, поддерживает полотно на весу и ускоряет сушку полотна Ряд воздушных щелевых сопел обычно расположен в корпусе сушилки, внутри которого может поддерживаться давление немного ниже атмосферного при помощи вытяжного вентилятора, который вытягивает летучие вещества, например, выделяющиеся из полотна в результате высыхания нанесенной на него типографской краски лотно В патенте США № 5038495 кл F 26 В 23/02 описано охлаждающее устройство для охлаждения непрерывного полотна материала, выходящего из сушилки Охлаждающее устройство включает по существу закрытый корпус, имеющий входное и выходное щелевые отверстия для прохода полотна материала Корпус включает входное отверстие для подачи наружного воздуха, расположенное со стороны выходного щелевого отверстия, и выходное отверстие для отвода воздуха из корпуса в сушилку, расположенное со стороны входного щелевого отверстия Воздух пропускается через корпус в противотоке к направлению движения полотна Ряд сопел служит для направления подаваемого воздуха на полотно материала После выхода движущегося полотна из таких сушилок оно часто приводится в соприкосновение с вращающимся валом или охлаждающим цилиндром с частичным поворотом вокруг цилиндра таким образом, чтобы полотно по существу плотно прилегало к цилиндрической поверхности вала с целью обеспечения оптимальных условий теплопередачи для быстрого охлаждения полотна Постоянно возникающей при использовании таких процессов проблемой является тенденция к захвату воздушной прослойки между полотном и цилиндрической поверхностью вала, что препятствует эффективному контакту (и, следовательно, теплопередаче) между ними Известно, что относительно тонкий "граничный слой" воздуха увлекается движущимися поверхностями полотна и цилиндра и часть этого воздуха захватывается в клиновидном зазоре при сближении полотна с поверхностью цилиндра Если полотно не находится под относительно высоким продольно растягивающим напряжением или не движется с относительно низкой продольной скоростью, то захваченный воздух попадает в пространство между цилиндром и огибающим его участком полотна, образуя прослойку между цилиндром и изогнутым участком полотна Очевидно, что в тех случаях, когда полотно должно нагреваться или охлаждаться цилиндром, который оно частично огибает, изолирующая воздушная прослойка между полотном и цилиндром будет существенно Одна из таких сушилок описана, например, в патенте США № 5112220 кл F26 В23/02 В этом патенте описана воздушная сушилка с удерживанием материала на весу со встроенной форсажной камерой, в которой множество воздушных щелевых сопел расположены над движущимся полотном и под ним для бесконтактной сушки нанесенного на полотно покрытия Воздух в воздушные щелевые сопла поступает из воздухосборника сложной конструкции и истекает через них по направлению к полотну для поддерживания на весу и сушки полотна по мере его передвижения в сушильной камере Аналогично, в патенте США № 5333395 кл F26 В23/02, описано сушильное устройство для движущегося полотна, которое включает охлаждающий туннель, непосредственно связанный с сушилкой, камеру сгорания для сжигания растворителя, испаряющегося во время сушки полотна, теплообменники и т д В патенте США № 4591517, кл В05 D3/04, описана сушилка полотна, имеющая множество сопел Используемый уровень вентиляции зависит от уровня нанесения типографской краски на по 44248 снижать эффективность теплопередачи Кроме того, в тех случаях, когда описанная выше операция сушки представляет собой сушку типографской краски или какого-либо другого нанесенного на полотно покрытия, воздушная прослойка, увлекаемая движущимся полотном, может привести к конденсации растворителя на поверхности охлаждающего цилиндра В результате этого на поверхности запечатанного полотна могут образоваться следы, полосы, потеки и/или грязные пятна от конденсата При высоких скоростях работы печатной машины (в зависимости от натяжения полотна и диаметра охлаждающего цилиндра) скорость накопления (толщина) пленки конденсата возрастает, и он может переноситься на поверхность запечатанного полотна, ухудшая при этом его качество и снижая торговый спрос на готовый продукт Скорость накопления и толщина пленки конденсата связана с воздушным зазором, образующимся между полотном и поверхностью охлаждающего цилиндра, и приводит к возникновению явления "отрыва полотна", то есть образованию просвета между собственно полотном и поверхностью цилиндра Таким образом, было бы желательно снизить общую температуру полотна для уменьшения тепловой нагрузки на охлаждающие цилиндры Понижение температуры материала приведет также к снижению скорости испарения смеси растворителей из нанесенного на полотно покрытия, что приведет к уменьшению количества видимого пара, испаряющегося с полотна Конденсация, которая обычно происходит на выходе из сушилки и на охлаждающих цилиндрах, может быть сведена к минимуму, а качество готового полотна может быть улучшено за счет устранения избыточных потерь влаги из полотна Избыточные потери влаги могут вызвать скручивание или волнистость полотна с ухудшением его качества Известные из современного уровня техники задачи решаются настоящим изобретением, которое предусматривает зону кондиционирования для снижения общей температуры полотна, следующую непосредственно за нагревающим сушильным устройством и составляющую с ним единое целое В соответствии с изобретением устройство для охлаждения полотна материала, выходящего из сушильной камеры с атмосферой сушилки, содержит камеру зоны кондиционирования, расположенную рядом с сушильной камерой и имеющую атмосферу зоны кондиционирования, по существу не содержащую примесей и имеющую температуру достаточно низкую, обеспечивающую при отборе использование, тепла указанного полотна, причем указанная камера зоны кондиционирования имеет входное отверстие для подачи полотна, расположенное со стороны впуска полотна, и выходное отверстие для полотна, расположенное со стороны выпуска полотна, отстоящей от указанной стороны впуска полотна, также содержит множество струйных воздушных сопел в зоне кондиционирования для подачи воздуха в направлении полотна, также содержит датчик давления в зоне кондиционирования или сушильной камере для определения внутреннего давле ния, кроме того устройство, выполнено в виде контрольного клапана или регулятора тяги, управляемое датчиком для контроля давления в зоне кондиционирования путем регулирования количества атмосферного воздуха, поступающего в зону кондиционирования А предлагаемый способ уменьшения конденсации растворителя из паров растворителя, испаряемых с полотна в сушильной камере с атмосферой сушилки, включает транспортировку полотна из сушильной камеры в зону кондиционирования, имеющую атмосферу зоны кондиционирования, по существу не содержащую примесей и имеющую температуру достаточно низкую для отбора, при использовании, тепла полотна, причем камера зоны кондиционирования имеет входное отверстие для полотна и выходное отверстие для полотна, отстоящее на некотором расстоянии от входного отверстия для полотна, причем входное отверстие для полотна прилегает к сушильной камере, также способ включает определение давления в сушильной камере или зоне кондиционирования, в соответствии со способом регулирование давления в зоне кондиционирования на основании определенной величины давления путем подачи атмосферного воздуха в зону кондиционирования, а также направление струи атмосферного воздуха на полотно Следовательно, задачи решаются за счет того, что полотно материала подается навстречу потоку кондиционированного воздуха, по существу не содержащего примесей в виде испарений, выделяющихся из нанесенного на полотно покрытия Температура кондиционированного воздуха может быть достаточно низкой для того, чтобы он отбирал теплоту от полотна, эффективно снижая скорость испарения растворителя, и может регулироваться таким образом, чтобы она оставалась выше точки росы примесей, испаряющихся из полотна для предупреждения процессов конденсации и образования, видимых паров, которые обычно протекают за пределами сушильной камеры Предусмотрен контроль давления в зоне кондиционирования для предотвращения утечки паров растворителя и для регулирования требуемой скорости подачи приточного атмосферного воздуха Воздушная завеса между зоной кондиционирования и сушильной камерой предотвращает утечку горячего, насыщенного парами растворителя воздуха из сушилки в зону кондиционирования Более подробно преимущества предлагаемого изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где Фигура 1 представляет собой схематичное изображение зоны кондиционирования сушилки по одному из вариантов исполнения настоящего изобретения, Фигура 2 представляет собой схематичное изображение зоны кондиционирования сушилки по альтернативному варианту исполнения настоящего изобретения, Фигура 3 представляет собой увеличенное изображение сопел воздушной завесы на стыке сушилки и зоны кондиционирования в соответствии с настоящим изобретением, Фигура 4 представляет собой увеличенное 44248 изображение сопел воздушной завесы на выходе из зоны кондиционирования в соответствии с настоящим изобретением На фигуре 1 приведено частичное изображение сушильной камеры 1, имеющей зону кондиционирования 2 в соответствии с настоящим изобретением Непрерывная лента материала, такого как полотно 3, поддерживаемого на весу при помощи ряда струйных воздушных сопел 4, подается в камеру зоны кондиционирования 2 через входное отверстие 5 камеры зоны кондиционирования 2 Для максимальной теплопередачи струйные воздушные сопла 4 предпочтительно включают флотационные сопла типа Coanda, такие как воздушные щелевые сопла HI-FLOAT®, промышленно изготавливаемые фирмой W R Grace & Co (Коннектикут, США), и прямоточные сопла, такие как полые стержни Предпочтительно каждое прямоточное сопло установлено напротив воздушного флотационного сопла типа Coanda Полотно 3 в зоне кондиционирования 2 поддерживается на весу при помощи ряда дополнительных струйных воздушных сопел 4, которые также представляют собой комбинацию щелевых сопел типа Coanda и прямоточных сопел, расположенных друг против друга, и в конце выходят из зоны кондиционирования 2 и сушильной камеры 1 через выходное отверстие 6 Сушильная камера 1 осуществляет нагрев полотна 3 материала, испарение вещества растворителя из полотна 3, а также улавливание и удерживание паров растворителя в атмосфере сушилки Предпочтительно камера зоны кондиционирования 2 устанавливается внутри сушильной камеры 1 и выполнена с ней как единое целое, выполнена герметично и теплоизолирована от сушильной камеры 1 при помощи изолирующей перегородки 7 Два расположенных друг напротив друга сопла воздушной завесы 8 и 9 (лучше всего показаны на фигуре 3) установлены с обеих сторон входного отверстия 5 изолирующей перегородки 7 зоны кондиционирования 2 Хотя в качестве сопел воздушной завесы 8 и 9 может быть использован любой тип воздушных сопел, создающих поток воздуха, эффективно предотвращающий нежелательную утечку газа через входное отверстие 5, предпочтительно сопла воздушной завесы 8 и представляют собой обычные воздушные ножи, способные подавать воздух со скоростью от примерно 6000 до примерно 8500 футов в минуту (30,5 и 43,2м/с), а сопла воздушной завесы 9 предпочтительно представляют собой обычные воздушные листы, способные подавать воздух со скоростью от примерно 1000 до примерно 4500 футов в минуту (5,1 и 22,9) (оба вида сопел промышленно изготавливаются фирмой W R Grace & Со ) Установленные со стороны сушилки сопла воздушной завесы 8 нагнетают воздух внутренней атмосферы сушилки в направлении, противоположном направлению движения полотна 3 материала, а сопла воздушной завесы 9, установленные со стороны зоны кондиционирования, нагнетают воздух внутренней атмосферы зоны кондиционирования в направлении, противоположном направлению движения полотна 3 материала Как показано, расположенные друг 8 напротив друга сопла воздушной завесы 8, 9 воздушные ножи и воздушные завесы - герметично установлены на изолирующей перегородке 7 зоны кондиционирования 2 при помощи прокладок 10 таким образом, чтобы разница давлений, которая может существовать между атмосферой сушильной камеры 1 и атмосферой зоны кондиционирования 2, не приводила к возникновению нежелательного потока воздуха через входное отверстие 5 Такое устройство воздушной завесы особенно важно для предотвращения проникновения паров растворителя из сушилки 1 в зону кондиционирования 2 через входное отверстие 5 В частности, контроль и предотвращение нежелательного потока газов через входное отверстие 5 достигается путем регулирования направленности воздушных потоков, истекающих из сопел газовой завесы 8 и 9 Воздушные ножи - сопла воздушной завесы 8 создают имеющий четкие границы высокоскоростной поток с большим расходом воздуха, направленный в сторону, противоположную направлению движения полотна 3 материала, что приводит к созданию в атмосфере сушилки общего потока воздуха, направленного в сторону от входного отверстия 5 и камеры зоны кондиционирования 2 Это в значительной степени обеспечивает изоляцию от потоков, связанных с возможной разностью давлений и/или с подачей воздуха через прилегающие струйные воздушные сопла 4 Для дальнейшего снижения утечки паров растворителя в камеру зоны кондиционирования через сопла воздушной завесы 9 подается относительно чистый воздух (поскольку в камере зоны кондиционирования поддерживается чистая атмосфера), поток которого направлен в сторону, противоположную направлению движения полотна 3 материала Этот поток чистого воздуха имеет низкое парциальное давление паров растворителя и поэтому легко смешивается с нагретым граничным слоем воздуха на поверхности полотна 3 материала, который имеет относительно высокое содержание паров растворителя Противоточное движение этой смеси эффективно счищает пары растворителя с полотна материала, предотвращая их попадание в зону кондиционирования 2 за счет создания индуцированного потока, направленного в обратную сторону в камеру сушилки 1 Важной особенностью настоящего изобретения является контроль за давлением в зоне кондиционирования 2 В результате многочисленных экспериментов было определено, что поддержания в сушильной камере, имеющей одинаковые входное и выходное отверстия, манометрического разрежения в интервале от - 0,25 до - 1,25мбар достаточно для предотвращения утечки паров растворителя в окружающую атмосферу Действительная величина манометрического давления, которая должна поддерживаться в камере, приблизительно обратно пропорциональна температуре контролируемой атмосферы в данной конкретной камере Кроме того, в зависимости от конструкции устройства, средневзвешенная температура атмосферы внутри зоны кондиционирования 2 поддерживается в интервале от 80 до 105°С для полного поглощения паров растворителя, которые могут в ней присутствовать Величина 44248 заданной температуры непосредственно зависит от точки росы, соответствующей давлению насыщенного пара растворителя Обычно при сушке температура воздуха в сушильной камере должна составлять от 160 до 260°С Таким образом, для нагрева воздуха, подаваемого в сушилку для восполнения сбрасываемого из системы воздуха, требуется значительный расход энергии Конкретная величина скорости сброса устанавливается таким образом, чтобы в сушилке поддерживалась предварительно определенная концентрация паров растворителя Таким образом, потребность в энергии для работы системы может быть уменьшена, если возможна утилизация энергии в выпускном устройстве системы и ее использование на предварительный нагрев поступающего воздуха Возможность регулирования температуры предварительно нагретого приточного воздуха обеспечивает недопущение перегрева сушилки Контроль давления может осуществляться при помощи приточного вентилятора 11, установленного в зоне кондиционирования 2 для создания тяги наружного воздуха извне зоны кондиционирования 2 через воздуховод 12 и устройство 13, выполненное в виде контрольного клапана или регулятора тяги Положение клапана устройства 13 контролируется датчиком давления 14 для поддержания заданной оператором величины постоянного статического давления в камере зоны кондиционирования 2 Предпочтительно в камере зоны кондиционирования 2 поддерживается постоянное по величине статическое манометрическое разрежение для того, чтобы не допустить утечки каких-либо имеющихся в ней паров в окружающую среду через выходное отверстие 6 Статическое манометрическое разрежение создается за счет вытягивания воздуха из камеры зоны кондиционирования 2 через воздуховод 15 Этот воздух используется для подачи в сушильную камеру 1 в качестве приточного воздуха На фигуре 2 изображен альтернативный вариант исполнения системы контроля давления Воздух подается из камеры зоны кондиционирования 16 через вентилятор 17 приточного воздуха Количество приточного воздуха контролируется регулятором тяги 18 приточного воздуха, положение которого непрерывно регулируется для поддержания заданного давления в сушильной камере 1 Воздух, нагнетаемый вентилятором 17 приточного воздуха, может пропускаться через теплообменник 19, где он нагревается перед подачей в сушильную камеру в качестве приточного воздуха Для регулирования температуры этого приточного воздуха предусмотрен обводной клапан 20, который контролирует температуру приточного воздуха, поступающего в сушильную камеру 1 в соответствии с потребностью сушилки в энергии Регулятор тяги приточного воздуха зоны кондиционирования и приточный вентилятор связаны с регулятором тяги 18 приточного воздуха для осуществления непосредственного контроля давления в зоне кондиционирования 16 Поскольку воздух, подаваемый в зону кондиционирования 2 или 16, представляет собой относительно холодный атмосферный воздух, и по 10 скольку этот воздух направляется непосредственно на полотно 3 материала через струйные воздушные сопла 4 в зоне кондиционирования 2 или 16, нагретое полотно 3 материала охлаждается Тепло полотна 3 материала поглощается потоком воздуха и вытягивается из зоны кондиционирования 2 через воздуховод 15 в сушильную камеру 1, или, в случае зоны кондиционирования 16, по альтернативному варианту исполнения, изображенному на фигуре 2, через вентилятор 17 приточного воздуха Кроме того, поскольку окружающий атмосферный воздух, нагнетаемый в зону кондиционирования при помощи приточного вентилятора 11, практически не содержит паров растворителя, в камере кондиционирования поддерживается атмосфера с низким парциальным давлением паров растворителя и низкой температурой точки росы паров растворителя, то конденсация жидкого растворителя, которая может происходить при понижении температуры ниже локальной температуры насыщения паров (точки росы), будет в значительной степени сокращаться или устраняться Чистый атмосферный воздух, который постоянно рециркулирует в камере зоны кондиционирования, также предотвращает конденсацию растворителя на поверхностях внутри камеры Для дополнительного регулирования и предотвращения конденсации растворителя внутри камеры зоны кондиционирования, непосредственно перед выходным отверстием 6 может быть установлена воздушная завеса 21 с нагретым воздухом (фигура 4) Для создания воздушной завесы с нагретым воздухом могут быть использованы любые пригодные сопла, удовлетворяющие требованию создания равномерного низкоскоростного потока горячего воздуха, направленного в поток холодного воздуха, просачивающегося в камеру через выходное отверстие 6 Скорость истечения воздуха из сопел воздушной завесы с нагретым воздухом составляет от примерно 0 до примерно 30,5м/с в зависимости от требуемой температуры Горячий воздух, поступающий из этой воздушной завесы, не содержит паров растворителя и позволяет контролировать температуру воздуха в зоне кондиционирования 2 Горячий воздух, выходящий из воздушной завесы 21 и направленный внутрь камеры зоны кондиционирования 2, смешивается с холодным атмосферным воздухом, поступающим через выходное отверстие 6, нагревая тем самым просачивающийся в камеру воздух и, после смешения с атмосферой камеры зоны кондиционирования 2, повышает среднюю температуру воздуха в объеме камеры зоны кондиционирования 2 Более высокая температура воздуха позволяет повысить давление насыщения пара и, тем самым, уменьшить вероятность конденсации Таким образом, оператор, управляющий оборудованием, может достичь оптимального равновесного соотношения между подачей охлаждающего воздуха для охлаждения полотна и степенью нагрева, достаточной для предотвращения образования пленки конденсата 11 44248 Фиг. 1 Фиг. 2 12 13 44248 14 Фиг. 3 Фиг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90