Beschreibung

Die Er- indung betrifft ein Trocknerelement zur Verwendung in einer Druckmaschine gemäB dem Oberbegri-f-f des Anspruches 1, sowie eine aus derartigen Trocknerelementen au-fgebaute Trαcknereinheit.

In der Druckindustrie werden Druckfarben auf uπterschied- licher Basis, mit unterschiedlichen Bindemitteln und unter— sc iedlie en Pigmenten verwendet. In rarot-Strahluπgs- Trocknerelemente werden zum Trocknen herkömmlicher Offset- farben und zum Trocknen von Öl-Lacken bevorzugt. Verwendet man Wasserlacke, wie sie insbesondere als Klarlack über den Druckfarben verwendet werden, um der Oberfläche des fertigen Produktes Glanz zu verleihen, werden Warmluft- Trockπerelemente bevorzugt. Für spezielle Lacke und Druck¬ farben, welche vorpolymerisierte Kunststof materialien enthalten, werden UV-Strahlungs-Trocknerelemente verwendet.

Die UV-Trocknung erfordert nicht nur wegen der Installation sehr leistungsstarker UV-Strahlen sondern auch vom Strahleπ- schutz her und"von der Absaugung des von den UV-Strahlen erzeugten Qzαnes Spezialmaßnahmen größeren U fanges, so daß man entsprechend ausgerüstete Druckmaschinen immer in Verbindung mit UV-Trocknung auslasten wird.

Bei der IR-Trocknung und der Blaslufttrocknung wäre dagegen eine Umrüstung oft sinnvoll, wenn auf einer vorgegebenen Maschine andere Druckau träge abgewickelt werden sollen.

Diese Umrüstung scheitert aber derzeit daran, daß IR-Trockner und Blaslufttrockner unterschiedlichen Platzbedarf haben: Mit IR-Trocknern kann man auf sehr kompaktem Raum die Trock¬ nung des Druckerzeugnisses bewerkstelligen; herkömmliche Blaslufttrockπer benötigen dagegen viel Platz.

ERSATΣBLAT

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Trockner- ele eπt geschaffen werden, welches bei sehr kompaktem Aufbau die lokale Herstellung von warmer Blasluft in großen Mengen ermöglicht, so daß eine mit ihm aufgebaute Blasluft- trocknereinheit derart kompakt baut, daß ein herkömmlicher IR-Trockner einfach gegen sie ausgetauscht werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Trockner— ele eπt gemäß Anspruch 1.

Bei dem erfindungegemäßεn Trocknerelement wird ein stab- för iger Infrarotstrahler dazu verwendet, in einem sehr kom¬ pakten Volumen eine große Wärmeleistung bereitzustellen. Das übertragen dieser Wärmeleistung auf die Blasluft erfolgt zunächst durch Absorption auf einem parallel zum Infrarot¬ strahler verlaufenden Heizrohr. Durch dieses wird die zu erhitzende Blasluft geschickt. Das Heizrohr ist seiner— seits der Blasleiste strömungsvorgeschaltet, welche die erhitzte Luft abgibt.

Man hat so einerseits eine effektive intensive Wärmeübe — tragung zwischen In rarotstrahler und Heizrohr, welche man durch direktes Vorbeiblasen der Luft am Infrarotstrahler nicht erreichen könnte. Da die gesamte Aufheizung der Blasluft vor dem Eintreten derselben in die Blasleiste beendet ist, tritt auch an den verschiedenen Austritts¬ stellen der Blasleiste gleich warme Blasluft aus.

Würde man die Heißlufterzeugung auf konventionelle Weise dadurch vornehmen, daß man die Blasluft direkt an Widei— Standsdrähten vorbeiführt, so müßte man ein Heizregister vorsehen, welches separat außerhalb der Druckmaschine aufgestellt werden muß. Man benötigt also zusätzlichen Aufstellplatz, der an schon installierten Maschinen in

der Regel nicht zur Verfügung steht, und man hat auch zusätzliche Wärmeverluste auf dem Weg vom Erzeugungsort zum Anwendungsort.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Untei— ansprüchen angegeben.

Ein Trocknerelement, wie es im Anspruch 2 angegeben ist, baut insgesamt besonders kurz, da Heizrohr und Blasleistε sich in bezüglich der Förderrichtung der Druckerzeugnisse gleichen transversalen Grenzen halten.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist zum einen im Hinblick auf das Vermeiden von Wirbeln im Heizrohr von Vorteil. Darüber hinaus wird durch die konvex gebogene außenliegende Oberfläche des Heizrohres gewährleistet, daß die auf das Heizrohr auffallenden Wärmestrahlen nicht in den Infrarotstrahler zurückreflektiert werden, was den effektiven Wärmestrom vom Infrarotstrahler zum Heizrohr verbessert.

Dabei kann man dann gemäß Anspruch 4 die von der konvexen Außenfläche des Heizrohres weglaufenden Wärmestrahlen mit mechanisch einfachen Mitteln wieder auffangen und zur Lufterhitzung verwenden.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird erreicht, daß auch diejenigen Wärmestrahlen die Oberfläche des Heizrohres erreichen, die ausgehend vom Infrarotstrahler zunächst am Heizrohr vorbeilaufeπ.

Gemäß Anspruch 6 läßt sich ein diese Strahlen zur Heizrohr— Oberfläche führender Lichttrichter mit mechanisch besonders einfach herstellbaren, kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Elementen bewerkstelligen.

Wählt man den Mittelpunkt des kreisförmigen Reflektors und dessen Radius gemäß Anspruch 7 so, daß die Enden der zu beiden Seiten der Elementmittelebene liegenden beiden Lichttrichter dem Infrarotstrahler gegenüberliegen und spitz zulaufen, erhält man eine in Umfangsrichtung besonders gleichförmige Aufheizung des Heizrohres.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch B ist im Hinblick auf das Zuführen derjenigen Wärmestrahlen zum Heizrohr von Vorteil, die vom In rarotstrahler in den vom Heizrohr abgelegenen Halbraum abgegeben werden.'

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist im Hinblick auf das Zuführen hoher Wärmemengen zum Heizrohr bei kompaktem Aufbau des Trocknerelementes von Vorteil. Auch die elektrische Installation und Wartung des Trockner— ele entes wird durch die Verwendung eines Zwillings-Iπfra- rotstrahlers vereinfacht.

Zur Kühlung der dem Infrarotstrahler zugeordneten elektri¬ schen Anschlüsse und Halteeinrichtungen ist es in der Re¬ gel notwendig, am Infrarotstrahler einen begrenzten Kühl- luftstro zu unterhalten. Mit der Weiterbildung der E— findung gemäß Anspruch 10 wird dieser Kühlluf stro sehr einfach und ohne zusätzliche Gebläse auf mechanisch sehr einfache Weise dadurch erhalten, daß der Reflektor Teil eines den Infrarotstrahler umgebenden Kühlluftgehäuses ist, welches nach Art einer Wasserstrahlpumpe an den Aus- laß der Blasleiste angekoppelt ist.

In der Regel ist es aus Kostengründen nicht möglich, die Innenfläche des Reflektor echt spiegelnd auszubilden, z.B. zu polieren und mit einer Oberflächenschicht zu ver— sehen. Eine gut spiegelnde Oberfläche wäre an sich wünschens-

wert, um einen möglichst großen Anteil der vom Infrarot¬ strahler gegebenen Wärmestrahlung zur Außenfläche des Heizrohres zu bringen, wo sie dann absorbiert wird. Läßt man jedoch am Reflektor einen Sekundärlu tstrom vorbei- streichen und mischt man disen Sekundärluftstrom, der durch den Reflektor aufgewärmt wird, dem Haupt-Blasluft- stro zu, so wird auch die vom Reflektor aufgenommene Wärmemenge nutzbar gemacht. Diesen Nebeneffekt erhält man sowohl bei einem Trocknerelelemt gemäß Anspruch 10 als auch in verstärktem Maße bei einem Trocknerelement gemäß Anspruch 11. Dabei erfolgt auch beim Trocknerelement gemäß Anspruch 11 die Erzeugung des Sekundärluftstromes nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe ohne ein zusätz¬ liches Gebläse. Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 hat auch den weiteren Vorteil, daß das Außen¬ gehäuse schon auf niederer Temperatur liegt, was im Hin¬ blick auf den Unfallschutz von Vorteil ist.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist im Hinblick auf einen möglichst ausgeprägten und effektiven Sekundärlu t-Mitnahmeeffekt von Vorteil, da die "Wassei— Strahlpumpenwirkung" für scharfe, schnelle, kleinen Quer¬ schnitt aufweisende Luftstrahlen besser ist als für großen Querschnitt aufweisende, langsame Luftvorhänge.

Eine Trocknereinheit, wie sie im Anspruch 13 angegeben ist, kann einfach gegen eine in einem gleichen Standard- Einschubrahmen vorgesehene Infrarot-Trocknereinheit ausge¬ tauscht werden. Dies ermöglicht es bei geringen Umrüst- zeiten bei ein und derselben Druckmaschine wahlweise mit In rarottrocknung und Blaslu trocknung zu arbeiten.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1: einen transversalen Querschnitt durch ein

Trocknerelement einer Blasluft-Trocknereiπheit für eine Offset-Druckmaschiπe;

Figur 2: eine Prinzipdarstellung in vergrößertem Maßstäbe, an and welcher die Übertragung der Wärme vom Infrarotstrahler zum Heizrohr des Trocknerelementes von Figur 1 erläutert wird;

Figur 3: eine zu Figur 2 ähnliche Prinzipdarstelluπg, welche für ein abgewandeltes Trocknerelement gilt; und

Figur 4: eine Ansicht einer aus Trocknerlernen en gemäß

Figur 1 aufgebauten Blasluf -Trocknereinheit sowie einer Infrarot-Trocknereinheit, die gleiche Außen¬ geometrie aufweist.

In Figur 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Trockne — ele ent wiedergegeben, welches ein insgesamt mit 12 bezeich¬ netes Außengehäuse hat. Das Außengehäuse 12 ist begrenzt durch Seitenwän'de 14, 16, eine Bodenwand 18 sowie ein Gitter 20, das auf umgekantete Auflageabschnitte 22 der Seiten- wände 14, 16 aufgesetzt ist. Die Wände 14-18 haben senkrecht zur Zeichenebene gesehen große Abmessung.

Am in Figur 1 links unten liegenden Ende des Auβengehäuses 12 ist ein gestreckter Abgabekanal 24 für Warmluft vorgesehen, der durch umgekantεte Wandabschnitte 26, 28 der Seitenwand 14 und der Bodenwand IS begrenzt ist.

Die Seitenwände 14, 16 tragen über Arme 30, 32 Reflektor— wände 34, 36, die zusammen ein insgesamt mit 38 bezeichnetes Inπengehäuse vorgeben. Dieses verläuft unter Abstand zum

Außengehäuse 12, so daß zwischen den beiden Gehäusen Se- kundärluftkanäle erhalten werden.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist an die Reflektorwand 36 ein horizontaler Bodeπabschnitt angeformt, und die unteren Enden der Reflektorwände 34, 36 enden im wesentlichen in Verlängerung des Abgabekanales 24. Obere Wandabschnitte 40, 42 der Reflektorwände 34, 36 sind kreisbogenförmig. Ihre freien Ränder begrenzen eine Kühlluft-Eintrittsöffnung 44 des Innengehäuses 38, die unter Abstand hinter dem Gitter 20 liegt.

Im Innengehäuse 38 ist eine insgesamt mit 46 bezeichnete Heiz/Düseneinheit vorgesehen. Zu dieser gehört ein senk- recht zur Zeichenebene von Figur 1 verlaufendes Heizrohr 48, ein parallel unter Abstand unter dem Heizrohr 48 ver— laufendes Düseπrohr 50 und ein gleichen Querschnitt auf¬ weisender 180 -Krümmer 52, der die hinter der Zeichen¬ ebene liegenden Enden von Heizrohr 48 und Düsenrohr 50 glatt verbindet.

Das in Figur 1 vorne liegende Ende des Heizrohres 48 trägt einen Stutzen 54, der mit der Vorderseite eines nicht gezeigten Gebläses verbindbar ist, z.B. durch einen flexiblen Schlauch. Das in Figur 1 vorne liegende Ende des Düsenrohres 50 ist durch eine Stirnwand 56 verschlossen.

Auf einer Mantellinie, die mit der Achse des Abgabekanales 24 fluchtet, sind in der U fangswaπd des Düsenrohres 50 unter Abstand aufeinanderfolgend Öffnungen 58 vorgesehen, in welche Düsenkörper 60 eingesetzt sind. Diese haben jeweils eine Düsenbohrung 62, die auf die Mittelebene des Abgabekanales 24 ausgerichtet ist.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, erstreckt sich der Düsen-

körper 60 unter Abstand durch den durch die freien Kanten der unteren Enden der Reflektorwände 34, 36 begrenzten Schlitz 64 hindurch bis zum Beginn des Abgabekanales 24. Der Düsenkörper 60 hat somit auch Abstand vom linken Ende der Bodenwand 18 und vom unteren Ende der Seitenwand 14.

In dem zwischen den Schenkeln der U-förmigen Heiz/Düsen¬ einheit liegenden Raum ist ein insgesamt mit 66 bezeichne¬ ter Zwillings-Infrarαtstrahler 66 angeordnet. Dieser hat ein aus Quarzglas bestehendes transparentes Gehäuse 68, in welchem zwei Heizwendeln 70, 72 untergebracht sind. Der In rarotstrahler 76 erstreckt sich über die gesamte Länge des Heizrohres 48 und zwar unter verhältnismäßig geringem Abstand vom tiefsten Punkt des Heizrohres 48.

Die vom Heizrohr 48 abliegende Hälfte der Außenfläche des Gehäuses 68 ist mit einer reflektierenden Beschichtung 74 versehen, die in der Praxis eine aufgedampfte Goldschicht sein kann.

Die Enden des Infrarotstrahlers 66 sind von Winkelträgem 76 gehalten, die ihrerseits mit an der Oberseite des Düsen¬ rohres 50 festgeschweißten Haltewinkeln 78 verschraubt sind, wie bei 80 gezeigt.

Das oben beschriebene Trocknerelement arbeitet folgende — maßen:

Die dem Stutzen 54 zugeführte Luft wird durch das Heizrohr 48 gedrückt. Die vom Infrarotstrahler 66 ausgesandten Wärmestrahlen werden von der Außenfläche des Heizrohrεs 48 absorbiert, so daß sich das Heizrohr 48 insgesamt auf hohe Temperatur aufheizt. Vom Heizrohr 48 wird Wärme an die hindurchgedrückte Luft abgegeben, und die warme Luft gelangt über den 180 -Krümmer 52 in das Düsenrohr 50.

Von dort wird die erhitzte Luft durch die Düsenkörper 60 zum Abgabekanal 24 hin abgegeben. Dieses Abgeben der erhitzten Luft erfolgt in Form scharfer Strahlen. Wegen der plötzlichen Strahlquerschπittsvergrößeruπg beim Abgabe- ende der Düsenkörper 60 erhält man dort einen Unterdruck. Hierdurch wird einerseits Luft durch das Innere des Innen¬ gehäuses 38 hindurchgezogen, wie durch Pfeile 82 angedeutet. Zudem wird Luft über die Sekundärluftkanäle angesaugt, wie durch die Pfeile 84 angedeutet.

Die Re lektorwände 34, 36, auf welche ebenfalls ein Teil der vom Infrarotstrahler 66 abgegebenen Strahlung fällt, sind somit beidseitig von Sekundärluft umströmt und hierdurch gekühlt. Die so vorgewärmte Sekundärluft, die über das Gitter 20 angesaugt wird, wird im Abgabekanal 24 mit der sehr heißen Luft vermischt, die das Heizrohr 48 durchströmt hat. Man erhält so insgesamt ein großes Volumen an warmer Blasluft 86, welches in Form eines Vorhanges aus dem Abgabe¬ kanal 24 austritt und schräg auf einen bedruckten Druck- bogen 88 trifft, der sich in Richtung des Pfeiles 90 bewegt. Der heiße Blasluftvorhaπg trocknet Färb- und Lackschichten auf dem Druckbogen 88.

In der Praxis kann der In rarotstrahler 66 eine Leistung von 3,5 kW haben und pro Stunde eine Luftmenge von 60 bis 100 m ^'* ' Luft auf etwa 140 C aufheizen. Durch Vermischen mit etwa der halben Menge an Sekundärluft erhält man dann Blasluft von etwa 100°C, wie sie zur Trocknung von Wasser— lacken erwünscht ist.

Das Verhältnis zwischen der vom Heizrohr 48 aufgenommenen Strahlungsleistung und der von den Reflektorwänden 34, 36 aufgenommenen Strahlungsleistung läßt sich über die Oberflächenbeschaffenheit dieser Elemente vorgeben: Ist die Innenfläche der Re lektorwände 35, 36 gut spiegelnd,

die Oberfläche des Heizrohres 48 dagegen gut strahlung¬ absorbierend, so geht die vom Infrarotstrahler 66 abgege¬ bene Wärme zum größten Teil an die das Heizrohr 48 durch¬ strömende Luft. Verschlechtert man das Reflexionsvermägen der Re lektorwände 34, 36, wird ein zunehmender Anteil der Strahlungsleistung über die Reflektorwände 34, 36 an den Sekundärluftstrom 82, 84 abgegeben.

Figur 2 zeigt in vergrößertem Maßstäbe den Weg einiger ausgesuchter Strahlen, die von der Heizwendel 70 ausgehen. Vereinfachend ist angenommen, daß nur ein einziger zylin¬ drischer Reflektor 92 vorgesehen ist, der das Heizrohr 48 koaxial umgibt. Man erkennt bei dieser Anordnung, daß Strahlen, die bis zu einem Winkel von etwa 45 zur Ve — tikalen geneigt von der Heizwendel 70 ausgehen, von der Oberfläche des Heizrohres 48 reflektiert werden (unvoll¬ ständige Absorption der Strahlen unterstell ). Derartige Strahlen, die dann nach Reflexion an der Innenfläche des Reflektors 92 ein zweites Mal auf die Außenfläche des Heizrohres 48 au treffen, tragen die Bezugszeichen 94, 96 und 98.

Man erkennt, daß diese Strahlen den In rarotstrahler 66 auch nach Reflexion an der Oberfläche des Heizrohres 48 nicht mehr erreichen.

Strahlen, die die Heizwendel 70 unter einem Winkel von mehr als 45° zur Vertikalen geneigt verlassen, z.B. der Strahl 100 erreichen offensichtlich die Oberfläche des Heizrohres 48 nicht, werden vielmehr vielfach an der Innenfläche des zylindrischen Reflektors 92 reflektiert.

Bei einer das Heizrohr 48 umgebenden zylindrischen Reflektor— anordnung wird somit schon geometriebedingt ein Teil der Leistung des Infrarotstrahlers 66 auf die Re lektorwäπde

34, 36 übertragen.

Dieser Effekt ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dadurch geschwächt, daß der Reflektor nur oberhalb der Mittellinie des Heizrohres 48 zylindrisch ist, unterhalb der Mittellinie dagegen eben. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch die unter mehr als 45 zur Vertikalen geneigten

_ von den Heizwendeln abgegebenen Strahlen die Außenfläche des Heizrohres 48 erreichen, wie der dort ebenfalls eiπge- zeichnete Strahl 100 zeigt.

Zum gleichen Zwecke kann man bei Verwendung eines zylindri¬ schen Reflektors die Reflektorachse parallel unter Abstand zur Heizrohrachse legen, wie in Figur 3 dargestellt. Dort bezeichnen M. die Heizrohrachse, M^ die Reflektorachse.

Man erhält nun zu beiden Seiten der vertikalen Mittellinie des Trockπerele entes zwei sich sichelförmig verjüngende Lichttrichter, welche den Strahl 100 und auch einen gerade streifend über die Außenfläche des Heizrohres 48 hinweg- gehenden Strahl 102 zur Außenfläche des Heizrohres 48 leiten. Man erkennt, daß die dazwischenliegenden Strahlen, welche etwa die gleiche Wärmeleistung repräsentieren wie die zwischen der Vertikalen und dem Strahl 102 liegenden Strahlen, insgesamt gerade etwa die obere Hälfte des Heiz- rohres 48 erreichen. Bei der in Figur 3 gezeigten Anordnung hat man somit eine in Umfangsrichtung recht gleichförmige Aufheizung des Heizrohres 48.

Figur 4 zeigt eine insgesamt mit 104 bezeichnete Blasluft- Trocknereinheit mit einem aus Winkelprα ilen zusammenge¬ setzten Rahmen 106, der mehrere Trocknerelemente 10 trägt.

Eine insgesamt mit 108 bezeichnete Infrarot-Trocknereinheit trägt auf einem identischen Rahmen 106 eine Vielzahl von In rarotstrahlern 66.

Man erkennt, daß so die beiden Arten von Trocknereinheiten an einer Druckmaschine rasch leicht gegeneinander getauscht werden können.