Método para barra flotante de infrarrojos.

Un método para regular el secado de una banda en un secador mediante transferencia de calor por convección y por radiación, que comprende proporcionar en el mencionado secador una multitud de barras flotantes

(10) de aire que tienen una fuente (30) de luz infrarroja para emitir energía electromagnética y un reflector (21 ) para reflejar la energía electromagnética emitida por la mencionada fuente (30) de luz infrarroja, y caracterizado por que la regulación de la temperatura del aire, del aire responsable de la mencionada transferencia de calor por convección es a una temperatura de 5,5 a 28°C (10 a 50°F) más baja que la calificación térmica máxima del material en banda.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/037071.

Solicitante: MEGTEC SYSTEMS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 830 Prosper Road Depere, Wisconsin 54115 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ZAGAR,STEVEN J, PETERSON,LES, ROCHELEAU,MICHAEL O.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > MAQUINAS O PRENSAS DE IMPRIMIR (dispositivos para... > Dispositivos para tratar las superficies de las hojas,... > B41F23/04 (por secado con calor, enfriamiento o aplicación de polvos)

PDF original: ES-2538257_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para barra flotante de infrarrojos Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un método para regular el secado de una banda de material en un secador por transferencia de calor por convección y radiación.

Se describen en esta solicitud las barras flotantes de aire adecuadas para la realización del método de la presente invención, para su uso para posicionar, secar o curar un material flexible plano, generalmente continuo, tal como una banda, banda impresa, papel prensa, material de película o lámina de plástico. Más particularmente, pertenecen a una barra flotante de aire cuya área de la almohadilla de presión incluye una fuente de luz infrarroja, tal como una bombilla de infrarrojos, una superficie reflectora y una lente para mejorar el calentamiento acelerado por infrarrojos del material en banda para provocar evaporación de disolvente, secado y/o curado. La energía de calor de infrarrojos electromagnética en combinación con chorros de aire que inciden sobre la superficie de la banda, proporcionados para la calefacción concentrada del material en banda, proporcionan de este modo una rápida evaporación, secado y/o curado posterior de la superficie del material.

La Patente de EE.UU. Nº 5.035.066 (Wimberger) enseña la integración de un emisor de infrarrojos en una barra de aire flotante del tipo Coanda. El aire de refrigeración se lleva a través de un conjunto de canal que encierra el emisor. Se utiliza una lente de cuarzo para encerrar el emisor mientras que permite pasar la transmisión de energía electromagnética en el rango de longitudes de onda infrarrojas desde el recinto del conjunto de canal a la banda. En una realización, el mencionado aire de refrigeración, después de pasar alrededor del emisor dentro del mencionado conjunto de canal, se descarga a través de agujeros en una lente de cuarzo del mencionado conjunto de canal emisor. Aunque esta disposición proporciona una cierta recuperación de calor al descargar el mencionado aire de refrigeración a la superficie de la banda después de fluir alrededor del mencionado emisor, la trayectoria del flujo no está optimizado tanto para enfriar el emisor como para reponer el calor al aire que se hace incidir posteriormente en la banda. La disposición de la técnica anterior, con el paso de aire a través de agujeros en la lente de cuarzo no proporciona el contacto de fluido óptimo para enfriar eficazmente el emisor y la lente como se desea, con el fin de mantener la longevidad de estos componentes frente a la degradación térmica o la contaminación. Tampoco se maximiza la recuperación de calor desde el emisor, la lente y el reflector. Además, es deseable mantener el emisor y la lente libres de contaminación por vapores de disolventes agresivos, líquidos tales como tintas y/o materiales de revestimiento, y otros contaminantes tales como polvo de papel o tiras de material de la banda rotas. El enfriamiento y la prevención de la contaminación del reflector es también deseable por las mismas razones que se discutieron para la lente. Si se produce tal contaminación, la energía infrarroja es absorbida por el material de cuarzo del emisor y la lente de cuarzo, en lugar de ser transmitida a través del mencionado cuarzo a la superficie de la banda, lo que resulta en la pérdida de secado y de la eficiencia de transferencia de calor, y también promueve la degradación térmica ya que las temperaturas de diseño de los materiales del emisor y de las lentes se pueden exceder fácilmente. De forma similar, la contaminación reducirá la reflectividad del reflector, lo que resulta en la pérdida de eficiencia en la transferencia de calor y el secado y la degradación térmica del material.

Como es sabido por los expertos en la técnica de secadores de infrarrojos, se desea evitar la posible ignición de los materiales combustibles, tales como una banda de papel, en caso de que los mencionados materiales combustibles entren en contacto con superficies calientes. Se desea además tener un medio rápido de actuación para interrumpir el flujo de calor desde el emisor de infrarrojos, desde que alcanza la banca, para evitar la ignición de una banda estacionaria o rota. Se enseña un medio de bloquear el flujo de calor por infrarrojos en las Patentes de EE.UU. Nos.

6.049.995 y 6.195.909 (Rogne et al.) , pero requiere detección y un medio mecánico activo para asegurar que la banda no se expone a temperaturas superiores a la temperatura de ignición de los materiales que se están procesando. Como se conoce por los expertos en la técnica, con frecuencia es deseable utilizar emisores de filamentos de tungsteno o de carbono de enfriamiento rápido, que están disponibles en Heraeus Noblelight de Hanau, Alemania. Estos elementos de enfriamiento rápido deberían minimizar el tiempo necesario para llevar suficientemente abajo el flujo de calor de infrarrojos y las temperaturas superficiales asociadas para evitar la ignición de los mencionados materiales combustibles, en caso de que la banda se pare o rompa durante un contratiempo en el proceso de secado. Incluso con estos emisores de enfriamiento rápido, es deseable mantener las superficies expuestas de la barra flotante de aire tan frescas como sea posible en todo momento, para evitar la posible ignición de dichos materiales combustibles, incluso cuando pueden pasar desapercibidos un contratiempo de parada de la banda o rotura de la banda.

También es conocido por los expertos en la técnica de materiales de secado por medio de energía infrarroja que la cantidad de calor absorbido eficazmente por el material es dependiente de una serie de factores clave, que incluyen la temperatura del emisor, la geometría que define la trayectoria de la luz infrarroja hacía los materiales y la característica de absorción de los materiales que se van a secar. Se desea seleccionar un tipo de emisor de tal manera que su temperatura emitirá el máximo flujo de energía electromagnética en el rango de las longitudes de onda que se corresponden con las longitudes de onda de la máxima absorción del material que se va a secar. En el caso de una banda revestida los materiales incluyen típicamente el sustrato de la banda base y un recubrimiento compuesto de sólidos y un disolvente tal como agua o un disolvente orgánico, el mencionado disolvente para

secarse. Cada uno de estos materiales presenta una característica de absorción de infrarrojos, según una función de la longitud de onda infrarroja, o espectro, que se va a considerar en la selección del tipo de emisor que se va a utilizar.

En algunos casos, tales como la impresión, el recubrimiento o la tinta no se aplica al sustrato de manera uniforme en todas las áreas. En tales casos, es deseable maximizar el flujo de energía infrarroja hacia las áreas que tienen revestimiento o tinta mientras se minimiza el flujo de energía a las áreas no recubiertas (no impresas) . Las ubicaciones de las áreas con y sin recubrimiento son variables de acuerdo con el producto que se va a secar. Uno de los métodos de la técnica anterior utilizado para efectuar la dirección de la energía de secado hacia las áreas que requieren secado, que limita al mismo tiempo la energía en las áreas que no requieren secado, prescribe la selección del emisor de tal manera que proporcionará alto flujo de calor infrarrojo en un intervalo de longitudes de onda que coinciden con las longitudes de onda de alta absorción para el disolvente, mientras que se minimiza la emisión de energía infrarroja en las longitudes de onda en las que la absorción en los sólidos secos y el sustrato es baja. Otro método de la técnica anterior dispone una multitud de lámparas emisoras en una matriz en la que las lámparas emisoras se pueden activar (dar energía) o desactivar (quitar energía) para emitir energía infrarroja... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para regular el secado de una banda en un secador mediante transferencia de calor por convección y por radiación, que comprende proporcionar en el mencionado secador una multitud de barras flotantes (10) de aire que tienen una fuente (30) de luz infrarroja para emitir energía electromagnética y un reflector (21 ) para reflejar la energía electromagnética emitida por la mencionada fuente (30) de luz infrarroja, y caracterizado por que la regulación de la temperatura del aire, del aire responsable de la mencionada transferencia de calor por convección es a una temperatura de 5, 5 a 28°C (10 a 50°F) más baja que la calificación térmica máxima del material en banda.

2. Un método para regular el secado de una banda en un secador mediante transferencia de calor por convección y por radiación, que comprende proporcionar en el mencionado secador una multitud de barras flotantes (10) de aire que tienen una fuente (30) de luz infrarroja para emitir energía electromagnética y un reflector (21 ) para reflejar la energía electromagnética emitida por la mencionada fuente (30) de luz infrarroja, y caracterizado por que la regulación de la temperatura del aire, del aire responsable de la mencionada transferencia de calor por convección es a una temperatura de 17 a 56°C (30 a 100°F) más alta que la temperatura de bulbo húmedo en el mencionada secador.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que al menos una de las mencionadas fuentes (30) de luz

infrarroja comprende un emisor (30) de carbono de onda media, y en el que el flujo de calor del mencionado emisor 20 (30) está en el intervalo de 39 a 78 W/cm (100 a 200 vatios por pulgada) .

4. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que al menos una de las mencionadas fuentes (30) de luz infrarroja comprende un emisor (30) de IR cercano, y en el que el flujo de calor del mencionado emisor (30) está en el intervalo de 78 a 157 W/cm (200 a 400 vatios por pulgada) .

5. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que la mencionada multitud de barras (10) de aire proporciona calor con coeficiente de transferencia de calor por convección en el intervalo de 57 a aproximadamente 227 W/m2-K (10 a 40 BTU/hr-ft2-F) .

6. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que al menos una de la mencionada multitud de barras (10) de aire tiene una velocidad del chorro de la ranura de la barra de aire en el intervalo de aproximadamente desde 25 a aproximadamente 80 m/s (5000 a aproximadamente 16000 pies por minuto) .

7. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que la temperatura de aire en el mencionado secador se controla al regular la tasa de escape de aire en el mencionado secador desde el 5 al 30% del aire suministrado a las mencionadas barras (10) flotantes de aire.

8. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que la temperatura de aire en el mencionado secador se controla al regular la potencia suministrada a al menos una de las mencionadas fuentes (30) de luz infrarroja.