Conjunto de canal adaptado para ser insertado en una barra de aire y un método para configurar el flujo de aire en el conjunto de canal.

Un conjunto (20) de canal adaptado para ser insertado en una barra (10) de aire,

teniendo dicho conjunto de canal un compartimento definido por un fondo (40) que tiene una pareja de laterales (41A, 41B) opuestos, comprendiendo dicho compartimento una fuente (30) de luz infrarroja para emitir energía electromagnética, un reflector (21) para reflejar energía electromagnética emitida por dicha fuente de luz infrarroja, y una lente (22) transmisiva a la luz infrarroja emitida desde dicha fuente de luz infrarroja, estando dicho reflector diseñado para reflejar luz IR hacia dicha lente, y al menos una abertura (22) que tiene un área abierta ajustable, y teniendo dicho reflector aberturas (23) que coinciden con dicha al menos una abertura ajustable de dicho fondo del compartimento.

Conjunto de canal adaptado para ser insertado en una barra de aire y un método para configurar el flujo de aire en el conjunto de canal.

Antecedentes

La presente Invención se refiere al secado de una banda en un secador mediante transmisión de calor por convección y por radiación.

En esta solicitud de patente se describen barras de aire para flotación para ser usadas en el posicionamiento, secado o curado de un material flexible generalmente plano continuo tal como una banda, una banda Impresa, papel-prensa, material en forma de película, o lámina de plástico. Más en concreto, la solicitud de patente está relacionada con una barra de aire para flotación cuya zona de colchón de presión incluye una fuente de luz infrarroja, tal como por ejemplo una bombilla infrarroja, una superficie reflectante y una lente para mejorar el calentamiento por infrarrojos acelerado de material en forma de banda con el fin de provocar evaporación del disolvente, secado y/o curado. La energía térmica infrarroja electromagnética en combinación con chorros de aire que impactan sobre la superficie de la banda proporcionan un calentamiento concentrado del material en forma de banda, proporcionando de este modo evaporación, secado, y/o curado rápidos posteriores en la superficie del material.

La Patente de EE.UU. N° 5.035.066 (Wimberger) explica la integración de un emisor infrarrojo en una barra de aire para flotación de tipo Coanda. Aire de enfriamiento es conducido a través de un conjunto de canal que rodea al emisor. Se usa una lente de cuarzo para encerrar al emisor, y para permitir al mismo tiempo la transmisión de energía electromagnética en el rango de longitudes de onda infrarrojas desde la envolvente del conjunto de canal a la banda. En una realización, el citado aire de enfriamiento, después de pasar alrededor del emisor situado en el interior del conjunto de canal, es expulsado a través de agujeros practicados en una lente de cuarzo de dicho conjunto de canal del emisor. Aunque este sistema proporciona una cierta recuperación de calor por la expulsión de dicho aire de enfriamiento hacia la superficie de la banda después de que haya fluido alrededor de dicho emisor, la trayectoria del fluido no está optimizada para el enfriamiento del emisor y para la recuperación de calor en el aire que es lanzado posteriormente sobre la banda. El sistema de la técnica anterior con paso de aire a través de agujeros practicados en la lente de cuarzo no proporciona un contacto fluido óptimo para enfriar de manera efectiva el emisor y la lente, como sería deseable para mantener la longevidad de estos componentes contra la degradación térmica o la contaminación. El sistema tampoco maximiza la recuperación del calor procedente del emisor, de la lente y del reflector. Además, es deseable mantener el emisor y la lente libres de contaminación provocada por vapores de disolventes agresivos, líquidos como por ejemplo tintas y/o materiales de recubrimiento, y de otros contaminantes tales como polvo de papel o fragmentos de material procedente de bandas rotas. Por las mismas razones que se explicaron para la lente, también son deseables el enfriamiento y la prevención de la contaminación del reflector. Si se produce dicha contaminación, la energía infrarroja es absorbida por el material de cuarzo del emisor y de la lente en lugar de ser transmitida a través de dicho cuarzo a la superficie de la banda, lo cual produce una pérdida de eficiencia de secado y de transmisión de calor, y también promueve la degradación térmica, ya que se pueden superar fácilmente las temperaturas de diseño de los materiales del emisor y de la lente. De manera similar, la contaminación reducirá el índice de reflexión del reflector produciendo una pérdida de eficiencia de secado y de transmisión de calor y una degradación térmica del material.

Como saben las personas con experiencia en la técnica de los secadores infrarrojos, es deseable impedir una posible Ignición de materiales combustibles, tales como banda continua de papel, en el caso de que dichos materiales combustibles entren en contacto con superficies calientes. Es deseable además disponer de un medio de acción rápida para interrumpir el flujo de calor procedente del emisor infrarrojo evitando que alcance la banda para impedir la ignición de una banda estacionaria o rota. Un medio de bloquear el flujo de calor infrarrojo se explica en las Patentes de EE.UU. N° 6.049.995 y N° 6.195.909 (Rogne et al.), pero dicho medio requiere detección y un medio mecánico activo para garantizar que la banda no es expuesta a temperaturas que superen la temperatura de ignición de los materiales que se estén procesando. Como saben las personas con experiencia en la técnica, a menudo es deseable utilizar emisores con filamentos de carbono o de tungsteno de enfriamiento rápido como los comercializados por la empresa Heraeus Noblelight de Hanau, Alemania. Estos elementos de enfriamiento rápido minimizan el tiempo necesario para reducir el flujo de calor infrarrojo y las temperaturas superficiales asociadas hasta valores lo suficientemente bajos para evitar la ignición de los citados materiales combustibles en el caso de que la banda se detenga o se rompa durante una perturbación del proceso de secado. Incluso con estos emisores de enfriamiento rápido, es deseable mantener en todo momento las superficies expuestas de la barra de aire para flotación lo más frías que sea posible para impedir una posible ignición de los citados materiales combustibles, incluso cuando se puedan producir una parada de la banda o una perturbación por rotura de la banda sin ser detectadas.

Las personas con experiencia en la técnica del secado de materiales por medio de energía infrarroja también saben que la cantidad de calor absorbida de forma efectiva por el material depende de varios factores clave, incluidas la temperatura del emisor, la geometría que definen las trayectorias de la luz infrarroja hacia los materiales, y la característica de absorción de los materiales que se quieren secar. Es deseable seleccionar un tipo de emisor tal que su temperatura emita un flujo de energía electromagnética máximo en el rango de longitudes de onda que

corresponden con las longitudes de onda cuya absorción en el material que se quiere secar es máxima. En el caso de una banda recubierta los materiales típicamente incluyen el substrato base de la banda, y un recubrimiento compuesto por sólidos, y un disolvente como por ejemplo agua o un disolvente orgánico, siendo ese disolvente el que se quiere secar. Cada uno de estos materiales exhibe una característica, o espectro, de absorción de infrarrojos que es función de la longitud de onda infrarroja, lo cual se debe considerar a la hora de seleccionar el tipo de emisor a utilizar.

En algunos casos, como por ejemplo en impresión, el recubrimiento o la tinta no están aplicados al substrato uniformemente en todas las zonas. En estos casos es deseable maximizar el flujo de energía infrarroja enviado a las zonas que tienen recubrimiento o tinta, al mismo tiempo que se minimiza el flujo de energía enviado a las zonas no recubiertas (no impresas). Las posiciones de las zonas recubiertas y no recubiertas varían en función del producto a secar. Un método de la técnica anterior usado para dirigir la energía de secado a zonas que requieren secado, al mismo tiempo que se limita la energía enviada a zonas que no requieren secado, prescribe la selección de un emisor tal que proporcione un gran flujo de calor infrarrojo en un rango de longitudes de onda que coincidan con las longitudes de onda de gran absorción del disolvente, al mismo tiempo que se minimiza la emisión de energía infrarroja a longitudes de onda para las que la absorción en los sólidos secos y en el substrato es baja. Otro método de la técnica anterior consiste en colocar una pluralidad de lámparas emisoras en una matriz, en la cual las lámparas emisoras se pueden activar (energizar) o desactivar (desenergizar) para emitir energía infrarroja que coincida aproximadamente con la posición física de las zonas que se quiere secar. En la práctica, en el secado de bandas que se mueven de manera continua y que tienen patrones muy variables de zonas impresas y no impresas, este método de activación y desactivación de una matriz fija es sólo capaz de dirigir energía en una escala espacial grande. La energía infrarroja se puede aplicar más o menos en carriles a lo largo de la longitud de la banda que se quiere secar, lo cual no elimina la necesidad de limitar el calor de secado que es enviado a las zonas no impresas que quedan entre zonas impresas a lo largo de la dirección de desplazamiento de la banda.

La Patente de EE.UU. US-A-5.092.059 describe una barra de aire para flotación infrarroja para ser... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (20) de canal adaptado para ser insertado en una barra (10) de aire, teniendo dicho conjunto de canal un compartimento definido por un fondo (40) que tiene una pareja de laterales (41A, 41B) opuestos, comprendiendo dicho compartimento una fuente (30) de luz infrarroja para emitir energía electromagnética, un reflector (21) para reflejar energía electromagnética emitida por dicha fuente de luz infrarroja, y una lente (22) transmisiva a la luz 5 infrarroja emitida desde dicha fuente de luz infrarroja, estando dicho reflector diseñado para reflejar luz IR hacia dicha lente, y al menos una abertura (22) que tiene un área abierta ajustable, y teniendo dicho reflector aberturas (23) que coinciden con dicha al menos una abertura ajustable de dicho fondo del compartimento.

2. El canal de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cuando dicho conjunto está funcionando dentro de dicha barra de aire situada dentro de un secador, flujo de aire de enfriamiento procedente de dicha al menos una abertura 10 es expulsado en paralelo a la citada lente.

3. El canal de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho canal comprende además un elemento (27) de ajuste situado dentro de dicho canal y que tiene al menos una abertura del elemento de ajuste que se puede alinear con la citada al menos una abertura de dicho fondo para reducir la citada área abierta.

4. El conjunto de canal de la reivindicación 3, en el cual dicha al menos una abertura de dicho fondo y dicha al 15 menos una abertura del elemento de ajuste tienen forma de diamante.

5. El conjunto de canal de la reivindicación 3, en el cual el área abierta de dicha al menos una abertura del elemento de ajuste es más pequeña que la citada área abierta de dicha al menos una abertura de dicho fondo.

6. El conjunto de canal de la reivindicación 3, que comprende además una fuente de aire de suministro para enviar aire a dicho conjunto de canal, y en el cual dicho elemento de ajuste limita la citada área abierta de la citada al 20 menos una abertura de dicho fondo a desde el 5% al 40% de dicho aire de suministro enviado a la citada barra de aire.

7. El conjunto de canal de la reivindicación 6, en el cual dicho elemento de ajuste limita la citada área abierta de la citada al menos una abertura de dicho fondo a desde el 7% al 15% de dicho aire de suministro enviado a la citada barra de aire. 25

8. Un método de configurar el flujo de aire en el conjunto de canal de la reivindicación 1, en el cual dicho conjunto de canal está para una barra de aire infrarroja en comunicación fluida con una fuente de aire de suministro, comprendiendo dicho método:

ajustar dicha área abierta de dicha al menos una abertura de manera que del 5% al 40% del flujo total de dicho aire de suministro a dicha barra de aire entre en dicho compartimento a través de la citada abertura de dicho 30 fondo.

9. El método de la reivindicación 8, en el cual la citada área abierta de la citada al menos una abertura se ajusta de tal manera que del 7% al 15% del flujo total de dicho aire de suministro a dicha barra de aire entre en dicho compartimento a través de la citada abertura de dicho fondo.

10. El método de la reivindicación 8, que comprende además proporcionar un elemento de ajuste situado dentro del 35 citado canal y que tiene al menos una abertura del elemento de ajuste, y alinear dicha al menos una abertura del elemento de ajuste con la citada abertura de dicho fondo para reducir la citada área abierta de la citada abertura de dicho fondo.

11. El método de la reivindicación 8, en el cual el ajuste citado se lleva a cabo deslizando dicho elemento de ajuste con respecto a la citada al menos una abertura de dicho fondo. 40